Физиологические ответные реакции растений на действие гербицидов и условий минерального питания

Пронина, Наталия Борисовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиологические ответные реакции растений на действие гербицидов и условий минерального питания
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиологические ответные реакции растений на действие гербицидов и условий минерального питания"

РГ6 од

h i'..и-..: Uiw'u

H:; руксл:.с::

проник.* гср::соз:?а

УЛГС 33î;,i)5.Cr.5.-i

í'j»3I10JiGriiirícíc¿i! OîlihTilblS PZAKLíIZI РДСЯКЕЙ!

li/v даГзтаг« r.iPniùUîOB и услов;;" ¿гкилдсго питдлз.

03.00.12 - (T::;si:c.mrï'r: растопи!

Cr ркт-П^тор'ург, 1003

Рабата еыполкэно в'институте фотосинтеза АН СССР в центре биологических исследований в Пу^кко (19С5-1973 гг.). 20 Всероссийском научно-:: сслодовател^ско:.: институте удобрений к егропоч-возодепня иг.ени Д.Н.Прянигпикова (1973 по настоящее время). в институте сахарного тростника АН Республики Куба (1981 г.).

СГЖЖГь'^Е 0ГПЮ1£Н'Ш:

Доктор биологических наук, профессор КЕФЕЛИ В.И.

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор В0Р0ЕЗЙС0В Г.А.

•Доктор селъскзхозлйственких наук, прс-фессор ПУКОВ Ю.П.

ВКДУь'АЯ ОРГА11ИЗАЦИЯ - кафедра физиологии растений биологичес кого факультета Московского Государственного Университета имени М.З.Ломоносова.

Ьаг^та состоится Сс^Н1^_1993 г. з час.

на заселении специализированного совета Д.120.37.01 при Сэнкт-Пстербургском Государственном аграрном университете ^ЦЦ й <189620, Ленинградская область, г.Пушкин,' Ленинградское шоссе,2, СПГАУ).'

С докторской диссертацией в фортле научного доклада моано ознакомиться в библиотеке ШГАУ.

Реферат докторской диссертации разослан /^ (АЛ&Л 1933г.

Ученый секретарь П О /1/1

слецкыкгкрованкого совета у- \/ЪЩекОЬ'..пМ •

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы, цель и задачи исследования

Современные представления о механизме действия гербицидов и роли минерального питания растений сложились на основе многолетних разносторонних исследований» проведенных плеядой отечественных и зарубежных ученых (Прянишников, 1945; Сабинин, 1949; Крето-вич, 1961; Измайлов, 1982; Чесалин, 1973; Ладонин, 1974; Багаев, 1973; Жуков, 1982; Гунар, Березовский, 1954; Ashton,Crafts, 1953,1973; Moreland .1967-1982; Fedtke ,1974-1985). Совокупность экспериментальных изысканий и теоретических обобщений в области совместного действия гербицидов и.удобрений наводит на мысль о том, что изменяя условия минерального]питания растений, можно до известной степени регулировать уровень фитотоксичносги гербицидов по отношению к культурным и сорным растениям. Однако существует ряд нерешенных проблем, тем или иным образом связанных с действием многих химических классов гербицидов, применяемых отдельно или совместно с удобрениями, особенно фосфорнымили или азотными: I) закономерности поведения препаратов в растениях и почве, природа их действия и селективности (Мережинский, Лугина, 1976; Жуков, 1980; 2) влияние на первичные процессы фотосинтеза, сопряженные с синтезом АТФ (Ладонин, 1974; Чесалин, Тимофеева, 1968); 3) альтернативные пути запасания энергии, зависшие от химической природа гербицидов ( Moroland ,1980; Trobct ,1974; Van А а в olio, 1983); 4) изменения в химическом составе растений, зависимые от действия гербицидов на растения, выращенные на различных фонах питания (Смирнов, 1974; Баздырев,1991; Багаев, 1973); 5) взаимное влияние ферментов растений и гербицидов, поступивших в них ( Shimabukuro »1974; Пронина, 1979); 6) накопление фитотоксических агентов, к которым относятся не только нитраты, но и различные

формы нитритов, накопление их в растениях, наступающее в результате блокирования отдельных звеньев цепи редакции нитратов губительно для чувствительных культур (кхоррсг .1974; Федтке, 1985; Пронина, 1937,1989); 7) последействие остатков гербицидов и продуктов их деградации, особенно при совместном действии с удобрениями или другими физиологически активными 'соединениями (Груздев 1987; йережинский, ^вархау, 1989).

Важным является то обстоятельство, что условия обеспеченное^ растений элементами питания рассматриваются как мощный экзогенны! регулирующий фактор направленности физиологических процессов в растениях, обработанных гербицидами (Альтергот, 1965; Брянцева, 1980,1982). Отсюда представляется ванной необходимость изучения совместного действия различных уровней фосфорного и азотного питания на поступление и накопление растениями элементов питания вообще и фосфорсодержащих и азотистых соединений, в частности.

Имеются все основания полагать, что экзогенной и эндогенной регуляции подвержены не только, процессы поступления и транслокации элементов питания и гербицидов, но немаловажную роль играет внутриклеточная компартментация, тканевая специализация и локализация многих физиологических процессов на органном уровне, например, изменения в анаболических и катаболических процессах, ТО' пографии ферментов и т.д. (рис.1).

Основываясь на вышеизложенных положениях, а также на том,

что многие физиологические реакции устойчивых и чувствительных

(

к героицидам растений к моменту выполнения работы не были изучены, целью нашего исследования было выявить наиболее существенные физиологические ответные реакции растений на совместное действие удобрений и гербицидов.

В экспериментальные задачи входило: I) изучить особенности действия условий минерального питания и гербицидов на процессы '

СБет

^Клеточная!

Хлоропласт | • |

Л Полиса-

ха.И"..ь'... 1 -4-

; Ли и и ди, Т

; Фермен-: ты, с/прук

Основные строительные блоки

Фун/сции переноса. • Л', />... и т.д.

/¡иш'/ие" ._Ми/похондрид^

¿>1пор:1'1 - 1-ныи ,че- | „...........

. maihj.ttt3.in /аннины

I-----1 Алкалоиды'

I Терпсноий'ы

и др.

К СП7О л из Л!

туры " ;Л Инфорл)ация, 1........регуляция

Кегрер.чснты У Кофакторы .

| ^ • Гермоны'^

"П

] Зоны гербицидного действия

чс 1. Взаимодействие основного, промежуточного н вторичного метаболизма в-клетке высшего растения и некоторые наиболее значительные зоны герСн-цидного действия. '" .' ■•.. .•,•

запасания и расходования анергии устойчивыми и чувствительными растениями; 2) еыявить среди белковых каталитических систем те ферменты, активность которых существенно изменяется под действием гербицидов.и удобрений; изучить эндогенные ферменты растений, ответственные за накопление флтотоксических агентов и выполняющих роль "гербиц'идаз", использующих поступившие в растения гербициды в качестве субстрата своего действия; 3) охарактеризовать химический состав исследуемых растений, указав не только на их питатель ный статус, но к на содаржание в них фитотоксических агентов, остаточных количеств гербицидов и их метаболитов; определить факторы, влияющие на усиление или снижение фитотоксичности препаратов ■для растений с разной степенью устойчивости и определяющие накопление остатков гербицидов в растениях и почве, подчеркнув при зтс роль условий минерального питания.

Положения, выносимые на защиту

I) Степень устойчивости растений к гербицидам различных хими ческих групп определяется скоростью фотохимического и темпового синтеза АТФ в хлороиластах, степенью сопряжения транспорта электронов' и фотофосфорилирования; 2) совместное действие гербицидов и условий минерального питания существенно влияет на активность оксидаз, дегидрогеназ и редуктаз в тканях исследуемых рас-тений, если они связаны с формированием восстановительного пула растений, накоплением фитотоксических агентов, ликвидацией перекисны) или каких-либо других фитотоксических барьеров; 3) мерилом фито-токсического аффекта моает быть величина активности некоторых ферментов, в частности "гербицидаз", прямо или косвенно участву! щих в разложении гербицида; ¿0 причинами чувствительности растений к изученным гербицидам являются низкое содержание аденин-нуклеотидов (АДО, ATO), снижение энергетического потенциала, ув

ичение константы равновесия аденилаткиназной реакции, накопление инерального фосфора, снижение содержания подвижных форм калия и •п.

Научная новизна

Впервые широко исследозан энергетический обмен устойчивых и увствительных растений,.обработанных гербицидами различных хими-;еских групп в процессе вегетации. Найдены альтернативные пути интеза АТФ в хлоропластах, включающих не только фотохимические, о и темновые реакции, катализируемые аденилатканазой. Охаракте-■изована аденилаткиназа - АТФ : А1сФ - фосфотрансфераза растений с еодинаковой чувствительностью к гербицидам по свойствам, соотно-ению основных компонентов, локализации в хлоропластах и их фраг-ентах, рН- и катионной зависимости.

Впервые изучены изменения активности ферментов, отвотстзен-ых за формирование восстановительного пула, зависимых от света нелимитированных им, таких как Ра -НАДФ - редуктаза, шикиматде-идрогеназа, цитохроы С - НАДН - редуктаза. По разработанной нами етодике впервые в растениях определяли активность АДФ-редуктазы, гветственной за формирование протонированной формы АДФ (АДФН) ля реакции фотофосфорилирования. Оценена особая роль пероксидазы о смешанными функциями, изменяющей свою субстратную специфичность, зависимости от устойчивости растений к гербицидам.

Углублены представления об особенностях пигментного аппарата астений, касающихся как биосинтеза пигментов, так и процессов ыцветания индуцированных гербицидами. Найдено, что в зависимости т химической природы гербицидов характер хлороза разный; впервые редложено понятие сплошного хлороза, проявляющегося на культур-ых растениях, чувствительных к супергербицидам нового поколения.

Значительно расширены представления Л.Клеппера (1974-1991)

о блокировании гербицидами нитрат- и иитритредуктазний активности Впервые отменено, что сдвиги в. цепи редукции нитратов, наступающие в ответ на действие удобрений и гербицидов, касаются изшенени активности гидроксиламинредуктазы, а также сопровождаются формированием соединений, содержащих лабильносвязанные нитриты.

Установлено, что фитотоксический эффект5гербицидов зависит от условий'минерального питания, в первую очередь фосфорного. Во мне 'гих случаях отмечена десенсибилизирующая защитная роль фосфора, в значительной степени снижающего фитотоксическое действие препаратов. Епервые фитотоксический аффект гербицидов рассчитан на основе некоторых физиологических реакций. С помощью модифицированной нами хроматографии на геле продемонстрирована роль условий фосфорного питания в процессах метаболизма 2,4-Д, касающегося фо]

' ми'роЕанин двух метаболитов с молекулярным весом меньшим, чем нес

изменный гербицид, и 2-х комплексов эндогенными соединениями рас тигельной клетки. В связи с процессами детоксикации гербицидов впервые изучены "гербицидазы", активность которых коррелирует с уровнем остаточных количеств гербицидов и вторичных фитотоксиче-ских агентов.

Впервые широко изучены физиолого-биохимические аспекты метаболизма сорных растений, такие как содержание хлорофиллов, скорость фотофосфорилирования, функциональные особенности нитратвос станавливаьщей системы и т.п.

Выяснены регрессионные зависимости мевду отдельными физиологическими параметрами, например, между скоростью отдельных бжш мических реакций и действием условий фосфорного питания и гербицидов - ан'хифотосинтетикоь, между активностью ферментов и накоплением фитотоксических соединений и т.п. Нам неизвестны аналоги' ные результаты; в этой работе они получены впервые.

Научная и практическая значимость работы

Результаты исследований расширяют представление о способе действия 4-х химических классов гербицидов, среди которых имеются препараты гормонального типа и ингибиторы фотосинтеза. Получен экспериментальный материал, позволяющий судить о физиолого-биохими-ческих аспектах совместного действия условий минерального питания и гербицидов на важнейшие процессы обмена устойчивых и чувствительных растений: фотохимическую активность хлоропластов, сопряженную с синтезом АТФ, темновой путь синтеза АТФ и формирования адениловой системы - поставщика макроэргических соединений для синтетических процессов в растениях, окислительно-восстановительные реакции, ответственные за формирование восстановительного пула, ассимиляцию нитратов и нитритов, детоксикацию поступивших в расте-'ние гербицидов с участием эндогенных ферментов и т.п. По результатам' исследований опубликовано более 100 работ, 90 из которых воии в диссертацию (см. т.1,2,3). Издано 15 методических разработок, среди них 4 методические рекомендации: "Методы физиолого-биохимкче-ской оценки действия блока химизации на важнейшие сельскохозяйственные культуры" (тираж 500 экз.), "Физиолого-биохимические основы действия экстремальных'условий на растения сахарного тростника (тираж 400 экз., на исп.яз., изд. Ан Республики Куба), "Использование метода биоиндикации для оценки остаточных количеств гербицидов впочве и ее суммарной фитотоксичности" (тираж 5000 экз., Росагропромиздат), "Методы анализа адениловой системы растений" (тираж 150 экз., изд. ВАСХНИЛ) (см. т.1,2). Основы методологии и методических подходов к изучению действия экстремальных условий (патогенные микроорганизмы, физиологически активные соединения и т.д.) на растения заложены в публикациях, подготовленных во время учебы в аспирантуре на кафедре физиологии растений МГУ им.М.В.Ломоносова, в частности, в 12-томном издании "Физиология сельскохо-

зяйствениых растении" и в серии статей по действию бурой .ржавчины на окислительные системы пшеницы. Основные разработки по фотосинтезу, свойствам и функциям аденилаткиназы, низкомолекулярныы соединениям, обладающим фотохимической активностью, методика определения АДФ-редуктазы в высших растениях были опубликованы в период работы в институте фотосинтеза АН СССР в Пущине и послужили методической и теоретической основой для разработки стратегии и тактики изучения действия гербицидов (тоже экстремальный фактор) на культурнее'и сорные растения (см.т.1). Экспериментальный материал докторской диссертации используется на практике: в курсах лекций по физиологии растений, для координации программ исследований, для разработки ассортимента гербицидов, входит в состав библиографических справочников, выпускаемых в Чехословакии - "РЬо1-о:;уп^с-Ыса"' и в Мичиганской университете (СМ) и т.п. (см.т.З). Предложенная совместно с ТСХА, ВНШфитопатологии, Молдавским филиалом ЦИНАО методика биокндикации прочла производственную проверку в различных регионах России, в Цолдове, Грузии, о чем имеются акты производственного испытания (см.т.З). Часть методических разработок признана как рационализаторские предложения, одна разработка аодана в форме заявки на изобретение (см.т.З).

Апробация работы

Результаты работы доложены (или представлены) и обсуждены на: международных конгрессах но фотосинтезу (Германия, Фрейденштадт, 1968), по минеральным удобрениям (СССР, Москва, 1976), по химии пестицидов (Швейцария, Цюрих, 1978; Германия, Гамбург, 1990), на международных совещаниях стран-членов СУЗ по проблеме 12.11.3 "Механизм действия гербицидов и синтетических регуляторов роста растении" (Пуцино, СССР, 1975; Румыния, Бухарест,1977; ГДР, Мюльхау-зен, 1979; Прага, ЧССР, 1981; Гёделле, Венгрия, 1987; Польша, По' знань, 1989), на международном совещании стран-членов СЗВ по про-

ieue III.I.7 "Разработка комплексных мер борьбы с сорняками", ;

;СР, Москва 1988 - 2 доклада, на Пущинских чтениях ("Методы иссле- | >вания фотофосфорилирования" - 1970; "Метаболизм углерода и азота ж фотосинтизе" - 19о5; "Преооризование световой энергии в фото-1нтезирующих системах и моделях" - 1988; посвященных памяти Ю.С. »рпилова - 1991, 2 сообщения), на чтениях, посвященных памяти ■Н.Шипинова и А.Б.Воеводина на тему "Актуальные проблемы совре-шной гербологии - Пушкин, 1990), на всесоюзных совещаниях: "Ос-эвные направления в области создания химических средств защиты ютений и борьбы с сорняками" (Москва, ВДНХ, 1976, секц. 3), "Ус-зрение научно-технического прогресса в свете решений ХХУП съезда 1СС" (Грузия, Махарадзе, 1987 - 2 сообщения), "Биохимические и юфизические методы анализа растений" (Ленинград - Пушкин, ВИЗР, СС Агропрома Ленинградской области, У1 и У11 симпозиум "Канцеровные Гч1 -нитрозосоединения и их предшественники: образование определение в окружающей среде" (Эстония, Таллинн, 1987 - 2 сооб-зния, 1990 - 2 сообщения), "Экологические проблемы накопления низа тов в окружающей среде" (Пущино, 1989), "Методология экологи-зского нормирования" (Харьков, 1990), "Метода аналитической хи-ди при контроле антропогенного загрязнения агроценозов" (Москва, ЗХА, 1989), на координационных совещаниях: по проблеме "Сорные ютбния и борьба с ними" (Омск, 1978, Москва, 1989), на заседании отраслевого научного комплекса по защите растений (Ленинград-Г.уш-дн, ВМЗР, 1988), на заседании Закавказского координационного со-зта по защите растений (Грузия, Тбилиси, 1986), по заданию 0.51.05.0? Раэраоотать и внедрить интегрированные системы защиты зерновых и эугих сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней, сорня-эв в интенсивной технологии (Харьков, 1988), на Сабининском соыи-зре (Москва, 1987), на научно-техническом совещании "Вопросы при-знения минеральных удобрений в условиях интенсивного земледелия и

охрана окрудащцей среды" (секц. химиз. сельского хозяйства МП ВХО им. Д.И.Менделеева, 1986, Немчиноька), на биохимических' съездах (Латвия, Рига, 1974-; Ленинград, 1979; Киев, 1986), на выездном ' заседании секции химизации сельского хозяйства и земледелия ВАСХН и ГКНТ (Киров, 1966), на региональном совещании по интенсивной те нологии (Новосибирск, 1987), на совещании "Ионный транспорт и уев ние элементов минерального питания растениями (Украина, Чернигов, 1988), на П съезде'БОФР (Беларусь, ;,1инск, 1990), на совещании "Фи ■ зиолого-г^нетические механизмы регуляции азотного питания растений" (Украина, Киев, 1991), на заседаниях Ученого Совета ВИУА, на заседании КТС focarponpoaia России.

■ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ К ИХ' ОБСУЖДЕНИЕ

Методические аспекты работы. Для решения поставленных задач ] качестве объектов исследования в вегетативный период развития использовали' растения ячменя Московский 121, мозгового гороха Неистощимый, иолевой опыт совместно с кафедрой химических средств за' щиты растений проводили в учхозе Вороново.с ячменей Зазерский 85 В вегетационных и лабораторных опытах использовали дерново-подзо листую тя^елосуглинистуш на покровных суглинках почву со следующ агрохимической характеристикой: рНсол. = 3,9-4,8; Са, 6,0-6 и 0,8-1,0 мг-экв./IOO г; гидролитическая кислотность - 5,2-6,5 ur-зкв./ЮО г; Р^О^ - 1,5-2,5 иг/100 г по Кирсанову; К20 - 7,6-lü,0 мг/Iüü г, №0C¡ - 0,10-0,1355; С - 0,80-0,87 %. Изучали дел ствие гербицидов: 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота - ге{ бицид гормонального типа), линурон (Ы - 3,4 - дихлор-фенил-Ы^-иетил - N - иетокси - шчевина - ингибитор фотосинтеза), базаг] (3-изопропил-бенз - 2,1,3 - хиадиазино-4-диоксид - 2,2 - ингибитор темн'ового зтапа фотосинтеза) и хлорсульфурон или глин (2-хл( К - 4-1детокси-б-метил -1,3,5 - триазин - 2 - ил) - ашинокарбо'

< *

и ил / бензолсульфон - амид) - сильнодействующий ингибитор деления и роста растительной клетки.

Вегетационные опыты проводили в соответствии с принятой техником закладки, подготовки субстратов, сосудов, посевного материала, набивки и полива сосудов, ухода за растениями и учета урожаев ("¿уроицкии, 1968; Юдин, 1971). Опыты проводили в условиях вегетационного домика ВИУА при изгоняющихся условиях фосфорного питания

ЯГ Р X Ж р 7С J/p X от 1:0:1 к 1:1:1 и 1:2:1 в сосудах Митчерлиха на почвенно-пзсча-

ной смеси (5:1 по весу) в 4-х кратной повторности. Растения опрыскивали раствором 2,4-Д (5*I0-if М) в фазе кущения злака, используя на 20 проростков 5 мл раствора. В фазе 1-го развитого листа растения обрабатывали линуроном из расчета 1,5 кг/га (I норма) и . 0,75 кг/га (1/2 нормы). Обработку растений базиграноа проводили путем опрыскивания из расчета 4 л/га в фазу 4-5 листьев (ячмень). Обработку растений хлорсульфуроном проводили в фазу 3-4 листьев злака; в опытах с чувствительными к глину растениями гороха обработку проводили в фазу 2-3-х ярусов листьев из расчета 20 г/га с учетом площади вегетационного сосуда. Каидая дозировка отдельного препарата вносилась в объеме 4-5 мл на сосуд (15-20 растений), что эквивалентно 600 л/га. ü течение вегетации отбирали растительные образцы: после обработки 2,4-Д - через 24, 4S, 82, 132 часа; в опытах с линуроном - через 3,8,il,I4 дней; в опытах с базаграном -через 10 часов,. 4, 8 дней, после опрыскивания глиной - через I, 4,' 7, 14 дней.

В опытах использовали- методики, опубликованные в работах. Например, реакцию фОтофосфорилироЕания и фотовосстановления изолированными хлоропластами проводили по методикам, описанным ранее (Пронина и др., 1975; Пронина, Холоденко, 1974). Активность аденилат-киназы и ее основных компонентов определяли в белковых препаратах, полученных при высаливании белка сульфатом аммония (Пронина,1976).

Количественное определение адёниннуклеотидов проводили, на бумаге, используя модифицированный нами метод низковольтажного злеК' Iрофореза или хроматографии на бумаге (Пронина, 1973; Пронина, Холоденко, 1574). Активность нитрат- и китритредуктазы определи ли по ¡¿ифлину (1967), в хлоропласхах - по Плешкову (1976); акти ность пероксидазы с пирогаллолом и бензидином по-Бонркину (1954 окскдазную активность пероксидазы - но Клепперу, Хакену (1963). При определении химического состава растений пользовались следу щими лш.годами: валовый состав Н, Р, К определяли с помощью ней тронно-активационного анализа, количество минеральных форм азот фосфора, калия в одной навеске - в нашей модификации по методик предложенной Каролусон для диагностики питания; органическое ве цество - на приборе "Леко" (США). Экспериментальные данные обра ботаны методой дисперсионного и регрессионного анализа.

P i'í У Ji Ъ Y ЛТК ¡, С О j, h Д О В Л fc .> ..

I. ЙУЬЕШШ -МНКЦиОИАЛЫШИ АКТИВНОСТИ ФОТОСИНТКТИЧКСКОГО

П РЕГ1А РА ТА

■Около 50 % применяемых в настоящее время гербицидов в той ли иной стеиени затрагивают своим действием фотосинтез. При этом асто нарушается транспорт электронов, где гербициды выступают в оли как ингибиторов, так и разобщителей частных реакций фотосин-633 ^ Могoland »1980; Irebct ,19.74,1980; RcnGor ,1979; Gracer, 979): сопряжение транспорта электронов с фотохимическим синтезом ТФ, аденилагкиназная реакция синтеза АТФ и. АДФ, независимая ох вета, фотохимическое восстановление НАДФ, гидролиз АТФ в хлоро-ластах, биосинтез пигментов и т.п. ( Г'1С-

На все эти-процессы огромное влияние оказывают условия фосфор-ого питания растении, определяющие в значительной степени фосфат-ый пул растений, необходимый для осуществления реакций фотосин-етического фосфорилирования, формирования фотохимически активных осфорилированных участников как темнового, так и фотохимического интеза АТФ и т.д.

Одна из физиологических ответных реакций растений на действие ербицидов связана с количественными и качественными изменениями пигментном аппарате растений. Наблюдаются глубокие перестройки спектральных характеристиках пигментов, что в первую очередь вязано с изменениями их агрегированного состояния. Пигментный ста-ус растений, то есть содержание, состояние и функциональная спо-обность пигментов определяют весь комплекс метаболических процес-ов растительных организмов.. Пигменты участвуют в формировании пецифической структуры фотосинтетического аппарата, играют боль-ую роль в фотофизических и фотохимических реакциях, в ходе кото-ых образуется АТФ и формируется восстановительный пул растений, ри обработке растений гербицидами обнаружены специфические раз-ичия в соотношениях прениллипидов:

хлорофилл а , ксантофиллы хлорофилл а хлорофилл б каротин пренилхиноны

Под действием 2,4-Д, линурона, базаграна среди хлорофиллов меньшее влияние гербицидов испытывал хлорофилл б. Характер экспериментального хлороза, индуцированного гербицидами различных классов, неодинаков. Группа феноксикислот, мочевины, бентазона, несмотря на внутренние незначительные различия по характеру хлороза, существенно отличается от хлорсульфурона (глина), вызывающего сплошной хлороз чувствительных растений. При этом обе основные фор-' мы хлорофилла подвергаются существенным изменениям, что в итоге приводит к соотношению ^оро^лл 6 = 1,0

Согласно полученным данным (табл.1), от действия 2,4-Д и лину-рона содержание хлорофилла в чувствительных растениях снижалось - на 35-40 % по сравнению с контролем. Показано, что одновременно происходило разобщение синтеза АТФ от транспорта электронов в хло-ропластах. В опытах с линуроном установлено защитное действие фосфора на чувствительные растения ячменя.- Хлороз на листьях ячменя, вызванный действием линурона, существенно снимался при усилении фосфорного питания. Базагран оказывал благоприятное действие на оба вида растений. Содержание хлорофиллов под действием глина увеличивалось только в устойчивых растениях ячменя, особенно при усилении фосфорного питания.

Во многих случаях параллельно снижению содержания хлорофиллов уменьшалось количество желтых пигментов, которые в наибольшей степени реагировали на действие комплекса средств химизации.

По мнению многих ученых, ингибирование синтеза желтых пигментов - это характерный признак гербицидной активности, поскольку каротиноиды необходимы для правильной конструкции (структуры) и функционирования фотосинтетического аппарата растений и потому, что в отсутствие скрашенных каротиноидов фотоокисление может привести

к гибели растений.

Таблица I

Действие гербицидов и условий фосфорного питания на содержание хлорофиллов в растениях ячменя и гороха при длительном действии препаратов (мг на I г сырой массы)

5 Препарат Вариант . 2,4-Д1 линуронбазагранглиих/ _5-й день_Ц-й день 7-й день_5-й лен!

Горох

ЬШ 1,052 1,5*1 1,266 1,483 1,513 ^,456-1,011

НР^ ' 1,789 1,035 . 1,785 1,619 1,770 1,857 1,765 1,422

НР^К ¿.¿¿а1 • 0,939 3,32 , 1,584 3, Ячмень 1,529 1,569 3,1$. , 1,541 1,490 3,24 :

ПК 2,249 2,337 2,402 ■ 1,645 2,268 2,344 2,250 2,354

НРз-К 2,781 3,010 2,803 ' 1,679 2,800 ■ 2,865 2,792 2,840

2,619 2,984 2,581 2,385 2,788 3,302 2,688 3,110

НОТ: о Г^О и у ч^О 3,13 : 2,95 '" 3,00' ;

х/цо отношению к глину (норма 20 г/га) горох чувствителен, а

ячменв устойчив; в числителе - контроль, в знаменателе - опы

В ответ на действие линурона - одного из ингибиторов фотосин теза в составе желтых пигментов наблюдалисв существенные сдвиги (табл.2). В относительно устойчивых растениях гороха линурон при водил к качественным и количественным изменениям всех изученных каротиноидов, особенно в вариантах иК и Ы|Р^КТ. В относительно чувствительных растениях ячменя доля каротина в составе всех ка-ротиноидов всегда оставалась ниже контроля, особенно резкие разл

Таблица 2

Изменения в составе желтых пигментов под влиянием линурона - ингибитора фотосинтеза (мкг/г сырой массы)

Вариант

•НСР:

Горох

Ячмень

14-й день после обработки

контроль опыт контроль опыт

ык: Каротин 100,1 109,9 86,6 41,9

Лютеин 123,4 143,3 85,6 52,3

Виолаксантин 82,1 62,8 52,0 37,5

Каротин а каротиноиды 32,8 34,8 38,6 31,8

ы1р1к1 Каротин 93,6 93,4 102,3 46,1

Лютеин 123,7 127,5 78,0 74,1

Виолаксантин 78,0 7-4,1 66,7 51,4

Каротин ^ каротиноиды 31,7 31,7 38,5 29,4

Каротин 102,9 71,8 85,1 47,6

Лютеин ИЗ ,3 105,9 78,8 82,1

Виолаксантин 69,1 85,7 38,8 51,5

Каротин пг каротиноиды /0 36,1 27,2 42,0 21,7

3,53

3,05

2,60

2,56"

чия менду контролем и опытом обнаружены при усилении фосфорного питания: наряду со'значительным падением уровня каротина наблюдалось возрастание количества лютеина и заметное увеличение содержания виолаксантина (табл.2). В опытах с базаграном - другим изученным нами ингибитором фотосинтеза было показано, что под действием гербицида не происходит заметных сдвигов в составе ка-ротииоидов.

В опытах с сахарным тростником, проведенных в АН Республики Куба, было установлено, что развитие хлороза в чувствительных растениях под влиянием линурона было связано с глубокой перестройкой в пигментном аппарате растения: ингибированием синтеза хлорофилла, образовавшегося к моменту действия гербицидов, изменениями в соотношении каротина, лютеина, виолаксантина.

Наряду с зтим в листьях сахарного тростника, как это было обнаружено ранее в листьях ячменя и гороха, многих сорных растений, впервые .было обнаружено неизвестное соединение - дериват карогинои дов. Согласно спектральным характеристикам, снятым на спектрофотометре руо Unican. , а то вещество с максимумом поглощения при 410 ни аналогично или jS-криптоксантину (3-гидрокси-каротин) или же флавоксантину (5,8-эпоксилютеину). В растениях ячменя, гороха, сахарного тростника, многих сорняков, выращенных на различных фонах питания, изучали динамику содержания ^З-криптоксантина и установили, что фосфор выполняет десенсибилизирующую, защитную функцию в отношении каротиноидного аппарата растений. При улучшении фосфорного питания в растениях сахарного тростника и овсюга, чувствительных к линурону и диурону, содержание этого пигмента резко снижалбсь. Аналогичную тенденцию наблюдали в растениях гороха, чувствительного к 2,4-Д, при возрастании количества фосфора в питательном субстрате.

Изученные нами гербициды относятся к ингибирующим разобщителям фотосинтеза, то есть они ингибируют базальный, несопряженный и сопряженный транспорт электронов. Ингибирование синтеза кароти-ноидов продемонстрировано в опытах со многими гербицидами ( Ваи-nann,Gunter ,1973). Характер их действия совпадает, причем имеются указания, что в некоторых растениях накапливались 2 бесцветных аналога каротина (один из них, вероятно, обнаружен в наших опытах ( uoreland .1931).,

Ингибирование синтеза каротиноидов приводит к деградации :лорофилла на свету как результат потери фотозащиты со стороны :аротиноидов.

Одним из показателей фотохимической активности хлоропластов шляется реакция Хилла, т.е. процесс фотовосстановления акцопто->а электрона, например, феррицианида за счет фотолиза воды. Меж-ty ингибированием реакции Хилла гербицидами и их фитотоксической .ктивностью многие исследователи наблюдали определенную зависи-юсть (Могelana et ai ,1972). Особенно наглядно это показано для 'ербицпдов-ингибиторов фотосинтеза - производных мочевины (лину-юн, диурон и др.) и бентазона (базагран). Исследуемые в наших шытах гербициды ингибировали реакцию Хилла, которую проводили как : НАДФ - природным акцептором электронов, так и с феррицианидоы -[скусственным акцептором электронов. За фотовосстановленкзы НАДО i хдороплистных системах следили в присутствии ферредоксина. Зна-штельное повышение фотохимической активности наблюдалось в раста-1иях ячменя, обработанного базаграном. Особенно это наглядно пронзилось в вариантах с удвоенной дозой фосфора. По отношению к ли-;урону наиболее устойчивыми были растения гороха; на повышение их ютохимической активности существенно влиял уровень фосфатного пи-■ания (вариант UjP^Kj). Аналогичные закономерности наблюдали с ¡еррицианидом - искусственным акцептором электронов в реакции Хилла.

Как фотовосстановление, так и сопряженное с ним образование ТФ на свету блокируются гербицидами, независимо от того, являются ли они строгими ингибиторами фотосинтеза или ке , подобно фе-оксикислотам, оказывают на эти процессы опосредованное действие.

В чувствительных растениях под действием гербицидов наблюда-тся разобщение синтеза АТФ от транспорта электронов (табл.3).

Рис.3' Изменение биомассы ячменя (А) и гороха (Б) при совместном действии базаграна и услозий фосфорного питания (10 дней)

контроль )

опыт

150

Н1РС)К1. N^¡4 . Н1Р2К1 цда Н1Р1К1 м^

НЛР; П.'Я т'й Т.Б

Рис.4 Сопряженность нециклического фотофосфорилирования с восстановлением феррицианида при длительном действии гербицидов

контроль

опыт

2,4-Д 5 дней

Базагран 7 дней

.2,4-Д 5 дней

Базагран 7 дней

ячмень

1 I

I 1

горох

V/,

№К1

' !1СР'*пб ¿сем данным 0,11

1 у/Л

Н,Р,К,

$ I

'А,

а М1Р2К1

Таблица 8

Сопряженность нециклического фотофосфорилирования с восстановлением феррицианида при длительном действии .гербицидов

Вариант 2,4-Л_Линурон_Базагран

I после обработки гербицидом через •_|_5 дней _14 дней_7 дней

Горох Ы1Р1К1 0,92х/ 1,00 1.04

0,21 ' 0,75 0,95

.Горох Ы1РгК1 ' IЛ5 0,98 . 0.97

' 0,79 1,00 1,02

Ячмень К^Р^ 1,22 0,97 0,97

1,18 0,95 .- 1,23

Ячминь Н^К]- 1,21 0.99' 0.95

1,10 1,33 1,24

по всей таблице НСР=0,П

В числителе - контроль, в знаменателе - обработанные гербицидами растения.

Базальный транспорт электронов становится непроизводительным, т.е. при усилении транспорта электронов мало энергии аккумулируется в виде АТФ (например, вариант с горохом Н^Р^: где АТФ/2е=0,21).

Во многих случаях при усилении фосфорного питания наблюдали возрастание коэффициента АТФ/2ё, что свидетельствовало об активировании сопрягающего фактора фосфорилирования под действием фосфора. Нарушения в первичных этапах фотосинтеза, наступающие даже при кратковременном воздействии гербицидов проявлялись в резком снижении содержания органического вещества (табл.4) и в конечном итоге на урожае культуры, (р^.3,4 ,Г->,ТЭ/,,2,Г:3).

Растения ячменя и гороха существенно различались по количеству аденийнуклеотидов - основных аккумуляторов энергии в растительной клетке. Под действием 2,4-Д резко снизилось содержание

Рис.5 Ответная реакция растений ячменя (Л) и гороха (Б) на действие линурона и условий фосфорного питания Фотовосстановление НАДФ с участием ферредоксина

I—I М1Р1К1 17771 контроль

опыт

М1Р2К1 контроль

опыт

¿1

НСР=2,6

3 дня 7 дней 11

индекс детерминации по ¿'-вар. 96,8 показатель точности,$ 4,3

днеп

Таолица 4

Содержание органического вещества в листьях ячменя и гороха под действием линурона и базаграна ( %%). Вегетационный

опыт 1930 г.

Линуион 3 день Базагран 4 день Линурон II день Базагран 7 день

ячмень 37,1 37,9 42,4 44,0

горох 42,6 ■ 40,3 41,9

ячмень 38,8 39,4 40,7 42,5 .

горох 42,5 44,1 40,3 43,3

ячмень 35,0 37,5 27,7 45,7

горох ■ 40,8 43,0 23,1 44,1

ячмень 38,3 41,9 34,8 45,0

горох 40,8 45,2 29,5 . 45,2

НСР 4 ,6 НСР 4,4

Вариант

КРТК -контроль

ЫР?К -конт-с .роль

НРтК+гер-А бицид

КР?К+гер-* бицид

АТФ в листьях чувствительных растений гороха, в то время как в листьях ячменя (устойчив к 2,4-Д) депрессивное влияние препарата на энергетический обмен, к в частности, на синтез АТФ успешно пре одолевалось, особенно блахчэдарн усиленному фосфорному питанию. Если в листьях гороха суммарная фракция макроэргических соединений не претерпевала существенных изменений, то в листьях устойчивых растении- ячменя эта величина резко возрастала, особенно при усилении фосфорного питания.

Действие 2,4-Д неодинаково проявлялось в устойчивых и чувств1« тельных растениях, особенно в реакциях, связанных с переносом активного фосфорила, например, в реакции фотохимического синтеза АТФ:

Н90

АДФ + Фн --АТФ

В этой реакции участвует не только фосфор, внесенный в инкубационную среду, но и фосфор, присутствующий в хлоролластах к началу реакции.

Скорость фосфорилиронинин с ФЫС в хлорошшстих контрольных эастений гороха и ячменя зависела от уровня фосфорного питания и зт возраста изучаемых растений (табл.5). Усиление фосфорного пк-1.'ания не всегда приводило к возрастанию синтеза АТФ с участием МС.

Таблица 5

Действие 2',4-Д на фотофосфорилирование с ФМС

, мкыоди АТФ N

мг хлороф. '

Вариант Время после обработки 2,4-Д.(час)

10 %% 82 %% 130 Щ

Контроль:

горох ЫРК 180,3 100 298,0 '100 192,5 100

горох К1Р2К1 188,0 100 268,0 ¿100 263,5 100

ячмень ЫРК 190,1 100 165,8 100 182,4 100

ячмень Ы^К^- 356,5 100 341,5 100 134,6 100

Опыт:

горох ЫРК 183,3 101,7 236,0 79,3 153,0 79 ,4

горох Ы1Р2К1 241,2 128,3 239,1 89,2 213,2 80 ,9

ячмень ЫРК 379,9 199,8 266,0 160,4 224,5 123 ,6

ячмень Ы|?2К-£ 213,5 60,0 177,5 51,9 352,2 ■ 251 ,6

НОР: 25,4 26,6 18,1

Во многих случаях скорость фосфорилирования с ФМС зависела от количества общего фосфора, присутствующего в хлоропластах растений • к началу реакции. Под действием 2,4-Д скорость фотохимического синтеза АТФ в хлоропластах чувствительных растений гороха незначительно возрастала лишь в варианте с удвоенной дозой фосфора (10 час). При длительном действии гербицида уровень фосфора в питательной среде не влиял на способность хлоропластов гороха синтезировать АТФ с участием ФМС. Следует принять во внимание, что при длительном действии 2,4-Д в листьях гороха снижалось общее содержание хлорофилла, что само по себе очевидно, создавало предпосылки для снижения синтеза АТФ.

Скорость фосфорилирования с ФиС в хлороиластах ячменя существенно возрастала, если растения выращивались на одинарной дозе фосфора. Б первые 4 дня после обработки растений 2,4-Д в вариантах с удвоенной дозой фосфора активность псевдоциклического фос-форилироьания с ОДС значительно снижалась. Связано ли это со специфический действием 2,4-Д на механизм синтеза АТФ в хлороиластах ячменя или же скорость псевдоциклического фосфорилирования лимитируется эндогенным уровнем' фосфора в хлороиластах, сказать трудно. Через 130 часов депрессивное действие препарата преодолевалось благодаря усиленному фосфорному питанию (табл.5).

Потенциальные возможности изученных растений осуществлять фотохимический синтез АТФ зависела от эндогенного содержания фосфора в хлоропластах/рассчитанного на единицу хлорофилла (табл.6).

Таблица б

Действие базаграна на содержание общего фосфора в

хлороиластах ячменя и гороха в связи с условиями

мкг Фн \

*. j

фосфорного питания (

мг хлороф.

Фон питания

Ьиемя действия базаграна

10 ч

А.

32 ч

130 ч

KIPIKI горох

'ячмень

NIP2KI горох

ячмень НСР:

345,7х/ ТОО ' 39В,4

ШК5

539.6

щл

343,6 651,5

00 343,9 TJZ75 354,7

100 ¥777

406,7

43,0

__ 695.3

46,3

ТОО IDZT3

ТОО ID3TT

ТОО • TIZTi

ТОО ТЩ2.

271,3 Б1БТ5

365,0 ШТО

518,5

Ш^З

705,0 300,4 53,3

ТОО ЮТ

izDTU

ТОО U7T9

ТОО I5Z75

х/

В числителе - контроль, в знаменателе - опыт.

Рис.6 Активность ферментов, связанных с восстановлением НЛДФ под действием 2,4-Д ( 10 часов) •

контроль;

опыт

Субстрат:

шикимовая - кислота

Фон И1Р1К1

Субстрат: ферредоксин

горох

ячмень

гопох

ячмень

На примере базаграна было показано, что в хлоропластах ачменя, устойчивого к базаграну, наибольшее возрастание скорости фосформирования , особенно при длительном действии препарата, определялось -увеличением уровни фосфора в хлороаластах, потребляемого на фосфорилирование АДФ'Н. Растения гороха, относительно устойчивого к базаграну, в первые-часы действия препарата имели скорость фосфорилирования немного меньшую, чем в контроле; по мере действия препарата синтез АТФ в обработанных растениях гороха был выше, чем'в контроле, в частности за счет возрастания количества фосфора 'в хлоропластах.

Синтез АТФ и формирование восстановительного пула являются непременным условием нормальной жизнедеятельности растений. Любое нарушение в этих процессах приводит к глубоким сдвигам'в метабо-' лизме' растений или к их гибели (р;:с. ?;).

Кроме фотохимических реакций восстановления НАДФ впервые в связи с действием гербицидов были изучены активности цитохром С -редуктазы, шикиматдегидрогеназы, функция которых связана с окислительно-восстановительными превращениями пиридиннуклеотидов. Как правило, благодаря высокой активности указанных ферментов величина восстановительного пула в устойчивых растениях была значительно больше.

2. сдвига В БЕЛКОВОМ КАТАЛИТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ И АДЕНИЛОВОЙ

СИСТЕМЕ

2.1. Изменения в активности ферментов

Ответные реакции растений на действие гербицидов связаны не только с изменениями в фотосинтетических реакциях и со снижением уровня фотохимически активных соединений, но и со сдвигами в скорости и направленности биосинтетических реакций, например, синтеза белков, "нуклеиновых кислот, тиоловых соединений, в модуляции

Рис.7 Влияние 2,4-Д на общую пероксидазную (А) и ИУК-оксидазную (Б) активность пероксидазы в листьях гороха и ячменя ( | контроль У77\ 0ПЫТ

10 ч 34 4 Горох

53 ч юч 3-1 ч Ячмень

58 ч

Рис.8 Фосфатазная активность б белковых препаратах из листьев гороха (А) и ячменя (Б)

100 □ Ш

—1 контроль

<ь чо

е £

опит

Ы1Р2К1 контроль

н1р2к1 опыт

100

10 Ч

4 дня

7 дней

метаболизма, сопровождающейся не только изменениями энергетического или фосфатного потенциала растений, но и с блокированием или активированием белкового каталитического комплекса ( Кеу, Нагпзоп. »1951; о»вг1оп .1964; Конарев, Елсакова, 1964).

В наших исследованиях впервые в опытах с гербицидами изучена пероксидаза как фермент со смешанными функциями (пероксидазная, оксидазная, ИУК-оксидазная, диафоразная, зависимая от каталазы), поставлен вопрос о кофакторзависимой активности ферментов цепи редукции нитратов. Поскольку действие гербицидов 2,4-Д, лииуро-на, базаграна и в течение последних лет хлорсульфурона изучали в зависимости от условий фосфорного питания, то в качестве критериев вторичного действия препаратов рассматривали изучение следующих ферментов: кислой и щелочной фосфатаз, имеющих 2 оптимума рН, дегидрогеназы глюкозо-б-фосфата-олигофермента, выполняющей как функцию фосфатазы, так и родуктазы НАДФ и т.п.(г-;с. 7,8).

Смена ферментных систем, происходящая в отзет на действие экстремальных факторов,. будь то влияние инфекции, условий жизнедеятельности и др. является общебиологическим правилом. В отношении гербицидов известно, что под их влиянием в ферментном аппарате как культурных, так и сорных растений, происходят глубокие сдвиги. Нам известно недостаточное количество информации об изменении активности терминальных оксидаз, таких как пероксидаза, ас-корбатоксидаза, полифенолоксидаза и др. под действием гербицидов.

Известно, что пероксидазная система растений является наиболее уязвимым местом в цепи ответных реакций растений на действие физиологически активных соединений. Пероксидазная система осуществляет окисление фенольных соединений, нитратов, ароматических аминов, аскорбиновой кислоты и др. субстратов за счет активированного кислорода перекиси водорода или за счет молекулярного кислорода воздуха.

Пероксидаза из высших растений является ферментом, остро pea гирующим на действие экстремальных условий, в т.ч. на действие физиологически активных соединений (табл.7).

Таблица 7

Активность пероксидазы в белковых препаратах из листьев ячменя, гороха, обработанных линуроном на различных фонах питания (отн. ед. мг белка-*, ч

Вариант Ячмень субстрат Горох субстрат

над.н2 бензидин над.н> бензидин

iwi 712,6 998,8 ■ 345,7 1014,0

19.36,5 765,8 697,5 1119,3

KIPIKI • 819,1 ' 474,7 II8I.4

4117,1 935,0 956,1 1461,7

M^PgKj 847,1х/ 12*1,1 . £35,4 1235,6

3998,2 1211,0 1067,5 1633,3

НСР для обоих объектов: по надпо-342,9 по бензидииу - 57,0

х/ числитель - контроль, знаменатель - опыт

■ Согласно полученным результатам, в белковых препаратах гороха, относительно устойчивох'о к линурону, наблюдалось усиление по-роксидазной активности, что мы связываем с возрастанием детоксиф) цирующьй роли данного фермента, участвующего в ликвидации фито-.токсических барьеров. Существенные сдвиги наблюдались в активное, пероксидазы хлоропластов, изучаемой в опытах с гербицидами вперв) Было обнаружено, что одна из первичных реакций растений на гербициды была в первую очередь связана именно с ответной реакцией пе-роксидазной системы хлоропластов. Механизм действия гербицидов, ] которым ячмень устойчив, сопровожался снижением гидроксилирующей активности пероксидазы хлоропластов, что может быть объяснено нв' сколькими причинами: I) можно предположить, что 2,4-Д и базагран оказывают кратковременное депрессивное действие на гидроксилирукл

функцию хлоропластной пороксидазы; 2) или ко при первичном воздействии феноксикислот и бентазона не формируются перекисные барьеры, которые могли бы служить субстратом действия фермента. В последнее время метаболические и физиологические функции пороксидазы существенно пересматриваются и во многих случаях, особенно при возникновении экстремальных ситуаций или в селекционно-генетической практике пероксидазе отводится роль маркера (Едрева, 1968).

В связи с изучением различных фонов фосфорного питания в растениях контролировали уровень фосфатазной активности. Среди фосфата з привлекает внимание дегидрогеназа глюкозо-6-фосфата, которая выполняет функцию фосфатазы, отщепляя фосфор от глюкозо-б-фосфата, и редуктазы, восстанавливающей НАДФ согласно уравнению: глвкозо-6-

фосфат + НАДФ -<- 6-фосфоглюконовая кислота + НАДФ-Н-э . Значи-

НА1ГФН

тельное снижение соотношения - - ^ в опытных растениях гороха наглядно свидетельствовало о разобщающем действии 2,4-Д на деги-дрогеназную реакцию. Уто сопровождалось усиленным гидролизом глю-козо-6-фосфата, что привело к значительному накоплению неорганического фосфора в инкубационной среде. На примера ячменя, устойчивого к 2,4-Д, наглядно продемонстрирована защитная роль фосфора в сопряжении этих двух процессов.

Изменения каталитической активности белкового комплекса тесным образом были связаны с содержанием тполовых соединений в белках исследованных растении. Наличие ¿Н-групп в составе балков - ферментов имеет большое значение с нескольких точек зрения. Во-первых,

$Н-групиы влияют на активность ферментов в том случае, когда они локализованы непосредственно в активном центре. Во-зторых, ¿Н-группы влияют на активность фермента в том случае, когда они расположены на некотором расстоянии от центра, тогда их роль заключается в поддержании стабильности пространственной структуры молекулы фермента.

Рис.9 на

Совместное действие линурона и условий фосфорного питания содержание фосфолипидов в листьях гороха (А) и ячменя (Б)

Потери ригу л и дни ферментативного комплекса связана с разооще-нием налаженного в норме механизма взаимодействия отдельных функции олигоферментов, таких как аденилаткиназа, когда в стрессовой ситуации в чувствительных растениях активизируется АДФ-азный компонент, а в устойчивых возрастает активность АДФ-редуктазы, поставляющей новые порции АДФ.Н для фотофосфорилирования таких как дегидрогеназа глюкозо-6-фосфата, когда в устойчивых растениях скорость восстановления НАДФ и накопления Фн в среде не отличается от контроля или же наблюдается активирование НАДФ-редуктазной функции, способствующей пополнению восстановленного пула новыми порциями НАДФ.Н, в то же время в чувствительных растениях способ действия гербицидов связан с усилением фосфатазной активности фермента, с резким уменьшением соотношения •

2.2. Адениловая система растений

Физиолого-биохимические функции нуклеотадов в общих процессах метаболизма очевидны, и. их значение достаточно велико. Нуклеотиды участвуют в таких процессах, как синтез нуклеиновых кислот, окислительное и фотосинтетическое фосфорилирование, метаболизм аминокислот, обмен углеводов, синтез липидов, поглощение минеральных солей и т.п., т.е. в тех процессах, которые обычно подвергаются воздействию геронцидов. можно предположить, что изменения в нуклео-тидном статусе и тем более в адениловой системе растений будут оказывать существенное влияние на ход этих жизненно важных процессов. В литература имеется недостаточное количество работ об изменениях нуклеотидного комплекса растений (»¡икитюк, 1970, Лихолат, 1965; Ладонин, 1974); нам совершенно неизвестны сведения о совместном действии гербицидов и условий минерального питания на метаболизм нукдеотидов и аденилозую систему растений. Изменения в направленности действия ферментов, возникновение альтернативных пу-

тей в обмене между отдельными компонентами' адениловой системы -все это признаки модуляции метаболизма растений, наступающей в ответ на действие препарата. Усиление гидролитической активности в результате чего -подвергаются гидролизу макроэргические соедине ния». возрастание обцей ^осфатазной активности - все это признаки вторичного действия гербицидов. I ;

Значительная часть исследований связана с изучением баланса адениннуклеотидов. Аденилаткиназа (АТФ : АМФ-фосфотрансфераза), ответственная за с/л}тез ^-связей АДФ, поддерживает стационарные концентрации АТФ в растительной клетке, определяет связь между АТФ-регенерирующими и АТФ-ухилизирувщими системами (схема).

нО

АДФ + Фн -и-п-- АТФ

Н^О

АДФ ' 2 АДФ

Н + Фн

Н^О

аденилаткиназа

АТФ АТФ + АМФ

АТФ : АмФ - фосфотрансфераза 2 ГДФ гуанилат__ ГТФ + ГМФ

киназа

2 АДФ

АТФ АЫФ

АТФ-аза

АМФ-аза

АДФ + Фн аденозин + Фн

АМФ + Фн аденозин + Фн

+ 0.5

• № К равн. в

+[адф] Гат£

ГАДФ1

¿ДФ]

+ (АМФ] ^А.Мф!

сЖог^е

Одним из механизмов действии гербицидов являются сдвиги в аденилатпои пуле растений, прежде всего в содержании макроэргиче-ских соединений, величине энергетического заряда, в соотношении путей синтеза и гидролиза АДФ, АТФ. Растения ячменя, устойчивые к базагрыну, имели более высокий уровень макроэргических соединений, чем растения гороха, относительно устойчивые к этому препарату, независимо от продолжительности действия препарата. Энергетический заряд адениловой системы ячменя повышался при действии базаграна, а изменения константы равновесия аденилаткиназной реакции были менее значительны, чем в растениях гороха. В чувствительных растениях эти изменения оказались более существенными. Так, в растениях мари белой, чувствительной к 2,4-Д, величина заряда через 5 дней поело обработки гербицидом составляла 0,33, т.е. в данном случае в балансе адениннуклеотидов резко снижено количество АДФ и АТФ и наблюдается накопление АИФ, по-видимому, в результате гидролиза АДФ или АТФ (см.схему). При увеличении содержания фосфора в питательном субстрате Кравн. аденилатккназной реакции изменяется незначительно, особенно при усилении фосфорного питания, но скорость гидролиза АДФ, или активность АДФ-азы в чувствительных растениях возрастает почти в 2 раза. При действии гербицидов различной химической природы на чувствительные растения показано, что величина энергетического заряда их адениловой системы в более значительной степени зависит от уровня фосфорного питания, чем у устойчивых растений (рис.10-16).'

Нами было установлено, .что адецилаткиназа состоит из 2-х основных и одного минорного компонента, обладающих неодинаковой аде-нилаткиназной активностью и различной чувствительностью к тиоло-вым реагентам (фториду, ПХЫБ). С помощью низковолмажного электрофореза на бумаге установили, что в чувствительных и устойчивых к гербицидам растениях соотношение между основными компонентами

Б и В в аденилаткиназе резко различается. В устойчивых растениях соотношение сдвинуто в сторону компонента, обладающего АДФ-редук-тазнои активностью (В), а в чувствительных растениях преобладает компонент, ответственный за гидролиз АДФ (табл.8). Возникает ситуа ция, когда АДФ не вступает в реакцию диспропорционирования, катализируемого аденилаткиназои,- а происходит усиленная трата АДФ при гидролизе.

Таблица 8

Соотношение основных компонентов аденилаткиназы листьев ячмб.ня и гороха при длительном действии гербицидов и условий фосфорного питания

Вариант

Препарат (время действия)

2,4-Д (5 ля.)

линурон базагран (14 дн.У (7 лн.) ■

{Со^троль Горох Н1Р1К1

Ы1Р2К1 Ячмень Ы1Р1К1

Опт Горох Н1Р1К1

н1р2к1

Ячмень

0.634

6,350

0,480 . 0,178

0,888 0,300

0,640 0,179

0.859 0,464

0,350 0,200 0.6т7 0,293

0.584 0,150

1,81 2,70 2,96 3,57

1,85

1,75 2,06

3,89

2,02

2.58 3,04 3,71

2,11

2.59 1,34

1,47

2,52 2,93 3,85 4,04

к,59

2,50 3,81

4,13

Рис.10 Совместное действие 2,4-Д и условия фосфорного' питашгя на содержание АТФ, АДФ и АЖ> в листьях гороха (1) и ячменя (2)

( 10 часов)

м1р1к1 г

контроль^

м1р1к1 опыт

М1Р2К1 Г контроль^

М1р2к1 опыт

АТФ

АДФ

ЛМФ

Рис.1 г Изменение баланса адениннуклеотидов в листьях ячменя и гороха при совместном действии 2,4-Д и условий фосфорного питания через 10 ч. (АМФ:АДФ:АТФ)

I I АМФ 771 АДФ [222 АТФ

Фон И1Р1К1

- /

- /, /<

А /

ул

I/ /

№

Л /

•и / / / /

Фон

г,

у /

/ /

/ / /

/ /

г /1

У /

/ X

горох

ячмень

Рис.12 Мпмеиппип »содоржлппя пдопшшук.пеотидоп в .листьях ячменя и гороха при совместном действии базаграна и условий • .фосфорного питания через 10ч. (АМФ:АДФ:АТФ)

i i АМФ АДФ' £23 АТФ

Горох

Фон

Ячмень

[7"

г"

Фон И1Р2К1

[7~

контроль

опыт

контроль

опыт

Рис.13 Изменение содержания адениннуклеотидов в листьях ячменя и гороха при совместном действии Оазаграна и условий фосфорного питания через 4 дня (АМФ:АДФ:АТФ)

I I АМФ

, горох

га адф Yш

АТФ

Фон И|Р1К1

ячмен&

[7"

И /

/ у

/ ?

V /

/ /

И /1

Фон

V л

Л / У /

/ /

7 /1 / I/ / / i/

к /

/ / £

/ / /1 1

контроль'

опыт

контроль

опыт

Рис.14 Изменение содержания адениннуклеотидов при совместном действии базаграна и условий фосфорного питания через 7 дней. (АМФ:АДФ:АТФ)

; • СИ АМФ 123 АДФ • ¥ПА АТФ

2 1

Рис.15' Совместное действие базаграна и условий фосфорного питаши на сушу макроэргических связей и энергетический заряд в листьях гороха (1) и ячменя (2) -через 4 дня

М1Р1К1 '

контроль

Н1р1к1 опыт

N^1 (

контроль

,ы1Р2к1 опыт

35 •

30 20 10 О

Рис.16 Изменение энергетического заряда эденкловой системы при совместном действии гербицидов и условий фосфорного питания

Ы1Р1К1 контроль КТ1Р1К1 опыт ^Р^ контроль К^К, опыт ЖНУРОН 3 дня- ' 2.4-Д 10 ч

1К

Г"

гг

г '//

г / /

п /

Горох

Ячмень

Горох

Ячмопь

Впервые в растениях продемонстрирована аденилаткиназная активность, сопровождающаяся формированием в системе АДФ*Н; как показали Блюменфельд и Темкин, именно протонированная форма АДФ подвергается фосфорилированию и диспропорционированию (схема). Согласно полученным данным АДФ-редуктазная активность аденилаткина-зы значительно выше в устойчивых растениях^ о чем свидетельствует накопление восстановленных форм АДФ в системе. Например, на фоне NjPjKj активность АДФ-редуктазы в листьях ячменя, относительно чувствительного к лин^рону, составляла 80 o.e., а в листьях относительно устойчивого гороха - 310; соответственно при увеличении дозы.^Фосфора в питательном субстрате эти в.еличины составляли 120 и 320 o.e. Улучшение условий питания' фосфором способствовало заметному увеличению скорости синтеза АДФН. Другой основной компонент. аденилаткиназы Б, по нашим данным выполнял функцию АДФ-азы, т.е. фермента, катализирующего гидролиз АДФ, и особенно активировался в чувствительных растениях (табл.9).

Согласно полученным результатам, в чувствительных растениях гороха, обработанных 2,4-Д, интенсивно происходит гидролиз АДФ(ряс АДФ-азна'я активность термостабильных препаратов аденилаткиназы не зависела от уровня питания фосфором по сравнению с нативным' белком. В хлоропластах устойчивых растений ячменя гидролиз АДФ, осуществляемый как с нативным белком - ферментом, так и аденилатки-назой, обработанной нагреванием, шел примерно с одинаковой скоростью и .не отличался от контроля.

В соответствие с полученными данными, даже при кратковременном воздействии гербицидов сдвиги в адениловой системе растений были достоверными, независимо от того, что было источником аде-нилаткиназной активности; белковые препараты, целые хлоропласты или их фрагменты, полученные в результате осмотического шока.

Таблица 9

Действие 2,4-Д и фосфорного питания на Мп++-зависимую АДФ-азную активность аденилаткп.чазы

. час, 106 час после ооработки

/ мкг Фн ¡¿г оелка

2,4-Д)

АДФ- -aâ^ нативная iV-sif —ciüci. 'UU'UJiü ivillUi-ï iCÜuhi.

Вариант . рН 5,28 % pH 7,6 /0 pH 5, 26 % l ,o ¿t

Контроль : Горох HPK 48,6 100 60,1 100 39,2 100 38 ,9 100

Горох HjP^j 39,7 100 41,2 100 58,2 100 55,9 100

Ячмень NPK 48,0 100 42,4 100 80,3 100 32,1 100

Ячмень HjP^Kj 95,6 100 92,6 100 80,2 100 83,9 100

Опыт Горох NPK

Горох NjPgKj

Ячмень HPK

Ячмень rïj^^I

80.7 166,0 74,5 123,9 56,9 145,1 57,1 146,8

40.5 102,0 41,8 101,4 82,4 141,5 84,4 150,9

43.8 91,2 40,5 95,4 25,5 84,1 25,9 80,7

87.6 91,5 83,8 90,6 69,5 86,6 81,6 99,9 для pLI 7,6 ИСР -8,0 .

На соотношение между отдельными адениннуклеотидами существенно влияют не только физиологически активные соединения, но и лока-

(ггс..:.-, .

лизация адениловоИ системы в растительной клетке. Нам удалось частично воспроизвести результаты, полученные Goilor ï.;.ot al (1982) по регулирующей роли физиологически активных веществ в соотношении аденилатов в хлоропластах, митохондриях, цитозоле. В наших опытах с линуроном - ингиоитороа ФC¿ в ЭТЦ фотосинтеза сле-

АТФ

дили за соотношением на двух уровнях фосфорного питания и установили, что в хлоропластах гороха, обработанного линуроном, наблюдается возрастание коэффициента , в то время как в от-

носительно чувствительных растениях ячменя эта величина падала на 15-17 %» В надосадочной жидкости, в состав которой входят митохондрии, мелкие фрагменты хлоропластов, цитозоль и т.п. и в конт-

Рис.17

Изменение соотношения АТФ и АДФ в листьях гороха (А) и ячменя (Б) при совместном действии линурона и условий фосфорного питания

I Г • контроль ■ |У-У| контроль

Рис.1-8 Определение активности ЛДФ-редуктазы в белковых препаратах из листьев ячменя и гороха

1- ячмень, контроль

2- горох, контроль

О- ячмонь линурон

4- горох, линурон

АТФ

рольных и в опытных растениях соотношение g-jj-g по сравнению с хлоропластами возрастает в 10-2и раз. В относительно устойчивых растениях гороха, обработанных линуроном, этот коэффициент увеличивался на 14 % на одинарной дозе фосфора, а при улучшении фосфорного питания мало отличался от контроля(рис.17).

• Первые работы по изучению уровня АТФ в растениях, подвергнутых действию гербицидов, относятся к 70 гг. и были проведены St.John (1971) и Benrion (1973) с диуроном и хлорпро-

фамом. Было установлено, что уменьшение общего содержания аденила тов сопровождается снижением метаболической активности растений, о чем свидетельствует резкое снижение содержания хлорофилла, уменьшение сырой и сухой массы, а также значительная перестройка в соотношении между основными компонентами адениловой системы. ' Как и lianeat B.s. (1979) в опытах с овсом, обработанным диуроном, так и мы для растений ячменя и гороха, обработанных 2,4-Д, базаграноы, линуроном, во все сроки взятия проб рассчитали соотношения между АТФ и суммой АДФ + АМФ, а также вычислили долю АДФ и АЫФ по отношению к АТФ, концентрация которого была принята за I (Окиво; 1965; Ладонин, 1970; Bonzon et al ,1982; Hampp et al,

1981). Уже при кратковременном действии 2,4-Д (10 ч) было ясно,

атф

что в устойчивых растениях ячменя —АДФ + АмФ под влиянием геР~ бицида значительно возрастает, особенно при удвоении дозы фосфора Чувствительные растения, имеющие через этот промежуток времени я! ные повреждения от гербицида, характеризовались более низкой емкостью, аденилатного пула. С течением времени эти различия и эффективность повышенных доз фосфора были более отчетливыми. Через 130 ч после нанесения 2,4-Д в устойчивых растениях количество АМФ и АТФ было примерно одинаково, а содержание АДФ превышало каждую из этих величин вдвое (идеальное равновесие адениловой системыI ), в то время как в поврежденных растениях гороха yposei

АМФ превышал концентрацию АТФ вдвое, а АДФ было почти в 4 раза больше, чем АТФ. Ьти факты наглядно свидетельствуют о том, что в чувствительных к 2,4-Д растениях гороха фитотоксический эффект гербицида был связан с усиленным распадом АТФ до АДФ и АМФ. Речь идет не о рациональном потреблении АТФ на синтетические процессы, требующие затраты энергии, а об усиленном гидролизе макроэр-

| I

гических соединений, приводящем растения к гибели (р;;с.11-14).

При длительном действии базаграна (табл.10) наблюдалось аналогичное равновесие в адениловой системе, а в растениях гороха, относительно устойчивого к этому гербициду, наблюдался незначительный гидролиз АТФ, что выражалось в изменении соотношения АМФ; АДФ : АТФ по сравнению с контролем.

Таблица 10

Изменения в адениловой системе ячменя и гороха при совместном действии базаграна и условий фосфорного ' питания (через 7 дней после обработки,

Вариант | + \ ¡тй*гш! АМФ:АДФ:АТФ

Контроль Горох Н1Р1К1 145,1 27,3 0,19 2,39:2,92:1

Горох Ы1Р2К1 136,8 ' 32,1 0,24 1,46:2,79:1

Ячмень Ы1Р1К1 98,6 25,0 0,25 2,03:1,92:1

Ячмень Ы^Р2К| 99 ,8 30,8 0,31 1,36:1,88:1

Оп^т

Горох Ы1Р1К1 143,4 30,0 0,21 2,09:2,69:1

Горох Ы1Р2К1 121,7 31,6 0,26 0,95:2,90:1

Ячмень Ы^Р^К^ 89,1 25,1 0,28 1,54:2,01:1

Ячмень Н1Р2К1 107,7 57,4 0,53 0,87:1:1

Рис.19 Изменение содержания сухого вещества в листьях гороха (А) и ячменя (Б) при совместном действии хлорсульфурона различной концентрации и условий фосфорного питания

Без обработки Хлорсульфурон Юг/га

. £72 ' Хлорсульфурон 5г/га Р22 Хлорсульфурон ЗОг/га

50 40 30 20 10

•'Я

I й

А ■

ь"

30 20

7 й

• •

1 1 |

& •V

9$ -

»1р0К1

Рис 20 Изменение содержания термостабилького белка в препаратах адинилаткшшзи из листьев гороха (1) и ячменя (2) при совместном действии гербицидов и условий фосфорного питания (% к контролю)

Г—|Ы1Р1К1 ^2*1 - горох горох

150

100

50 150

,2,4-Д

100

34 ч

Линуроц

3 дня

»1*1*1

ячмень

108 Ч

11 дней

Н1Р2К1' ячмень

.130 ч

14 дней

Вычисление отношения количества нуклеодидаоно - и - дифосфа-1гоз, приходящихся на единицу нуклеозидтрифосфатов, представляет большой интерес, т.к. в известной мере мо^ет характеризовать на-• правленность метаболизма. Нуклеозидтрифосфаты кроме как субстраты для полиауклеогидного синтеза выступают в роли поставщиков энергии для зндергонических процессов метаболизма клетки и клеточного деления. Ответная реакция на гербициды - это количественные изменения в уровне общего нуклеотидного пула и уровня индиви-- дуальных нуклеотидов.^Наблюдаемое в наших опытах начальное возрастание концентрации АТФ при условиях гербицидного стресса связано с усилением метаболической активности, например, циклического фо'тофосфорилиров&нпя и транспорты аденильтов в цитоплазму, где они используются а процессах детоксикации гербицида. Заметное падение уровня АТФ в чувствительных растениях свидетельствует о возрастании фктотоксического эффекта гербицида, количество которых по мере увеличения срог.а действия препарата становится больше по

причине неспосибности поарезденных тканей иммобилизовать его. Сни-

Аф0

ьение отношения —¿Дс. ♦ установленное в наших опытах, согласуется С результатами СгиспЬаесп П.Б. ,ГЛогс1апс1 П., (1971), полазавших, что некоторые гербициды весьма существенно изменяют энергетический баланс в растительной клетке. На основании полученных нами результатов можно сделать определенный вывод о том, что чем устойчивее растение к данному гербициду, тем величина

£ Тф

коэффициента + ¿до выше; чем устойчивее, растение, тем ближе соотношение АЫФ : АДФ : АТФ к нормальному равновесию аденило-вой системы, когда на I моль АТФ приходится I моль АМФ и 2 моля АДФ.

Ответственной за стационарные состояния аденилатного пула является аденилаткиназа, впервые изученная в наших опытах в связи с совместным действием гербицидов и условий фосфорного питания

' ($7.с.20).

Наряду с изучением функциональных осооенностей этой системы были изучены, как уже упоминалось, количественные взаимосвязи отдельных адекиннуклеотидов, содержание других фосфорсодержащих фракций, таких как кислоторастворимый, минеральный, общий фосфо-липидный и т.п. Характерным признаком чувствительных растений наряду с уменьшением емкости адеиилатного пула было заметное накопление минерального фосфора.

2.3. Изменения в сорбционной способности белков по отношению к гербицидам

Различная чувствительность растений к гербицидам во многих случаях определяется различной способностью органов и тканей растений поглощать гербициды и адсороировать их ( Foley ,1986; Sioeoi •19б?* Земская, 1971, 1973; Маркс, 1985; Деева, 1980, 1981). Изученные нами белковые препараты из листьев контрольных необработанных гербицидами растений ячменя и гороха в большинстве случаев больше всего абсорбировали базагран, производные мочевины, 2,4-Д в вариантах с двойной дозой фосфора. В условиях дефицита фосфора в питательном субстрате количество абсорбированных гербицидов было в 1,5-2 раза меньше, че.л hl фоне KEjP^Kj. Особенно отчетливо это проявилось в контрольных растениях ячменя; белки, выделенные из листьев ячменя, содержали участки, комплементарные к гербицидам всех 3-х химических групп, что достоверно доказывается результатами дисперсионного анализа. Создается впечатление, что фосфор каким-то способом усиливает формирование комплекса белок-гербицид, или же перед формированием такого комплекса происходит образование фосфорилированной формы гербицида, которая "оседает" на белке с большей скоростью, чем исходная форма. Можно такхо предположить, что фосфор выполняет роль эффектора этой реакции. Полученные нами результаты нашли частичное подтверждение в других

работах (Чканкков, Павлова, 1966; Земская, 1971; 31а1цсг^зи еЬ а1 ,1959; Зиссг/ас ,1950).

Ь. ЦлПь х'й>^/К4»Л Яй'Х'РА'хОв

Процессы модуляции ферментов, наступающей под действием гербицидов, особенно остро затрагивает цепь редукции, нитратов и именно те ^ермезть, коюрье катал/ьлрушт отдьлькье этапы.

. Оотоассиыиляция ЫО^ в растениях зависит от субстратного фон-.да нитрьхоь, основной доступной для питания растений формы азота. Цепь редукции нитратов состоит из нескольких этапов, на которых потребляется пазргия 8 электронов, например, от восстановленных п и о и д у. н н у к л о о т и д о в:

К0Ь" -^-- Ы0<,~ -—-- ын4,

аимйак используется в реакциях ампаировании кетокислот, до аминокислот к о елка. Роль света в функционировании цепи редукции цитратов огромна: на свету синтезируется углеводы, окисление которых моьет обеспечить растительную клетку восстановленными пкрк-д»:нкук::еот/.да-мк. На свету усиливается действие ферментов, ответ-стsehi-.LV. ¿а ьоссгап^лские Ц0Ч.

Б результате :».• аза ь . . зтенинх формируется восстановленный ферредоксин, лк^и цъооходямый для восстановления ЦОд. В ассимиляционном процессе по усьоенпа нитратов растениями участвует 2 ¿ер*.енха: цитратридуктаза (локализована в цитоплазме) и нитритредуктаза (локализована в хлоропластах).

В растениях ячменя и гороха, отличающихся различной чувствительности у. 2,А~Д, лкнурону, базаграну в хлоропластных системах на свету и в темноте изучали активность оооих ферментов. В основном мы повторили результаты Л.Клеппера, но во многих случаях выяснил;:, что гербицкдный эффект повреждения проявляется не только на этапе воссганоьлеаая литре.-."¿в и нитритов, но иожьт вл/.ять на ак-

Рис.21 Совместное действие пестицидов, молибдена и азотного питания па распределение нитратоп по органам

ячменя

условий растений

'Без добавок

+ГЛИН

+ТИЛТ

[353

+ГЛИН-ТИЛТ

£ 1 о

без молибдена

гивность- , т.о. ии оолсс ииидиах. этапах.

При этом исходили из известных положений о том, что реакция фотовосстсноглеиия нитрата происходит так:

нноо + н.о -- нн. + г о,.

о ^ с.

Было подтверждено, что свет ст/мулирует поглощение Ц03 рас-тенльмл. В основ.-.ом восстановление КОд в растениях ячменя и гороха было сопряжено с нециклическим фотофосфорилированием. Если нециклическое фосфорклкрование блокируется под действием гербицидов, то.блокируется а восстановление . ЫО^. Такую картину наблюдали при действии на.растения гербицидов-ингибиторов фотосинтеза, например, лкнуройа, базаграна. В этом случае существенно изменяется в растениях суостратный фонд нитратов и иитритоЕ(ркс.21).

Для сравнения ирниедои такой пример. В растениях гороха, относительно устойчивого к лпнурзну, содержание нитратов в опытных растениях колеблется от 3,69 мг в контроле до 6,19 в опыте (фон

или от 5,89 мг/г~* в контроле до 8,70 в опыте, на удвоенном фосфатном фоне. В относительно чувствительных растениях ячменя эти различия оказались существеннее, особенно в отношении нитритов:

ы1Р1к1

—т -т

контроль ЗиО мкг.г _ ¿50 мкг.г

опы'360 мкг.г-"^ _ 740 мкг.г"*

Эти изменения в субстратном фонде согласуются с изменениями, активности соответствующих ферментов: повышенное содержание НО2 в растениях ячленя четко коррелировало со значительным снижением ьктивностй н/.тр/.тредуктазы. Во многих случаях при действии на растения гербицидов мы убедились в том, что причиной высокой чувствительности растений к базаграну, хлорсульфурону, линурону, 2,4-Д ¡¿ежет быть блокирование цепи редукций нитратов на и-, -.лзс этапах,

когда в качестве фитотоксических промежуточных продуктов могут выступить гидроксиламин и вторичные амины, Ы-нктрозосоединения.

При действии гербицидов, нб являющихся фотосинтатическими ингибиторами, например 2,4-Д, установлено, что при увеличении дозы фосфора в питательном субстрате нитритредуктазная активность в чувствительных растениях существенно снижалась, а в устойчивых растениях была одинакова с контролем.

Известно,,что донорами электронов для редукции нитритов могут быть многие соединения, з т.ч. и те, которые при фотохимических реакциях восстанавливаются. С этой целью хлоропласты ячменя и гороха, изолированные из контрольных и опытных растений, 2 мин освещались без субстрата, затем 3 мин в присутствии ЫОд. Наблюдали

активирование нитратредуктазы, даже в чувствительных растениях

, мкг НАД.Н-, \

v ыр палия '

мг оелка

' освещение 5 мин. в присутствии ЫОд

Ы1Р1К1 Ы1Р2К1 Горох 500.Ц*/ 214.3 325,7

освещение 2 мин без ЮТц и затем 3 мин. с ЫОо °

Ячмень

277,35 482,8

179.1

512.5

512.2

Н1¥1

537 ,8 566,1

323.9 551,52

н1Ргк1

171.8

228.9

369,6 576,9

х/ в числителе - контроль; в знаменателе - опыт

Согласно полученным результатам при предварительном освещении хлоропластов накапливались фотохимически восстановленные соединения, от которых в значительной степени зависела скорость нитрат- и нитритредуктазы. На основании многолетних опытов, проведенных' с 2,4-Д, линуроном, базаграном было сделано заключение, что блокирование цепи редукции нитратов гербицидами может наблюдаться и на оолее поздних этапах, например, на уровне гидрокси-ламинредуктазы, активность которой впервые определена в наших

опытах. Мы согласии с мной/.ом 7:. К леи пира, что механизм действия гербицидов связан с накоплением нитритов в тканях из-за блокирования нитритредуктазы. Но мы смогли расширить наши представления о ¿аханльме действия герокцкдоь на основании собственного экспериментального материала•

Образовавшиеся в процессе фотовосстановления НАДФ.Н и НАД.Н, а также восстановленная форма ферредоксина могут служить донорами водорода для редукция многих соединений, в том числе нитратов и нитритов (Kler.por ,1974,1975). При ултосиктехическом фосфори-лироьанил фоторедукция нитратов идет с участием реакции Хилла (фотолиз воды). Существенной чертой отого процесса окисления воды является сопряженность реакции с фотохимической стадией редукции нитратов. Дальнейшая редукции нитратов также связана с фотосинте-Тйчески^и процессами, в которых вода непосредственно участвует как метаболит фотореакций, а восстановленные компоненты продуцируются реак4/.<ы Хилла или гидрогенизами (Кузнецова, 1974). Дегидрогенизация водородного донора имеет важное значение в процессе редукции нитратов, а низкий уровень нитратредуцируюцего энзимати-ческого комплекса, наблюдаемый под действием неблагоприятных условий, в частности под дийст^иеа гербицидов, можно объяснить резким саиаокием дегядрогеназной активности.

Б ряде работ Л.Клеппера (1974,1975,1979) в условиях in vivo изучали нитратред^кт&знув активность в листьях пшеницы, обработанной гербицидами из группы екмм-триазинов, ыонуронои и др. Бы--яснилось, что гербициды - ингибиторы фотосинтеза влияют на процессы восстановления нитратов зелеными тканями растений. Как известно, гер.бициды-кнгибитори фотосинтеза, блокируют поток электронов в хлоропласта*. Кем неизвестны литературные сведения о том, что герокциды - ф020с«:итетпческие ингиоиторы нарушают нормальный ход восстановления нитритов.

Рис.22 Эффективность совместного действия различных концентрация гербицидов и условий фосфорного питания на урожай зерна ячменя (сорт "Московский")

'ЩЩЩВ

без добаЕок

2,4 Д 500 мг/л

2,4 Д •100 мг/л

линурон 94 мг/л

линурон 47 мг/л

Оазагран

М1Р2К1

кда . . .

на всех бонах для линурона,базаграна КСР для ячменя 1,04

для гороха 0,7.

Кто.23 Эффективность совместного действия, различных концентраций гербицидов и условий фосфорного питания .на урожай зерна гороха (сорт "Неистощимый")

без • добавок

2,4 Д 500 мг/л

2,4 Д 100 мг/л

линурон 94 мг/л

линурон' базагран 47 мг/л

«=с

о •о

по 3'

:ем ваг.-иштаг.;

I с 2,4-Д НОР-

Рис.24 Эффективность совместного действия линурона и условий

фосфорного питания на нитрит--восстанавливающую способность хлоропластов гороха и ячменя

О м1р1к1 К2 и1р1к1

контроль ;ОПЫТ

контроль

Р2К1 опыт

3000

о га V

О о рн

§ 2000 • х

и з \ го о

1200

т,

'А

ячмень

16С0

1400

горох

3 дня

11 дней

14 дней

I!o мнению большинства исследователей, активность нитритрицук-тазы, локализованной в хлоропласта*:, непосредственно зависит от восстановленного аерредоксина, как своего донора электронов ( Klopper .1379; aitönour et al ,1967). Поэтому при олокировании транспорта электронов на ферредокелн под действием гербицидов в хлоропластах предотвращается восстановление нитритов. Нитриты -вторичные '¿итотэкейческяе агента накапливаются в растениях и слу-аат причиной их гибели У В опытах'с ячменем и горохом, обработанным 2,4-Д, линуроном и базаграном, наблюдали существенные сдвиги в активности нитритредуктазы даже при кратковременном действии препаратов (табл.II. рие.%Н).

Таблица II

Активность нитритредуктазы в хлоропластах ячменя и

гороха (освещение, цкг „„„ ч

мг белка • час >

Вариант 2,4-Д 3,5 час Дпну- ¿4 час Базаг- 5 час

рон ран

Контроль

Горох HPK 435,6 100 511,3 100 471,1 100

Горох NjP^Kr : 241,4 100 .289,9 100 269,8 100

Кчмень HPK 295,3 100 320,4 100 319,5 100

Ячмень NjP^Kj . 508,6 100 540,5 100 503,3 юо-

Опит

Горох ЫРК . 335,1 69,0 904,3 177,0 510,9 108,4

Горох HjP^Kj ¿13,5 90,5 310,3 107,0 355,4 131,7

Ячмень NPK. 500,3 169,4 218 ,3 68,1 520,3 162,8

Ячмень NjP2Kt 507,2 99,7 511,2 94,6 884,6 175,8

по всей таблице НСР 61,0 ' Согласно полученным результатам ингибирование нитритредуктазы в чувствительных к гербицидам растениях наблюдалось в горохе, чувствительном к 2,4-Д в ячмене, относительно чувствительном к линурону. Оиготоксическое действие 2,4-Д и линурона снималось, ее-

Рис.25 -Изменение содержания нитратов, свободных и лабильно-

связанных нитритов в листьях гороха (А) и ячменя (Б) при совместном действии линурона и условий фосфорного питания

(14 дней)

■ 1000

800

600

400

N0.

/ (л

1500

1000

500

Свободные нитриты

/ / / Л / л / / /\

и /

/ у

Сумма нитритов

Лабильно-связанные нитриты

Нитраты

I I ?! К1 контроль ЕЭ ^Р^ опыт

^ Р2К1 контроль га ^К, опыт

ли улучи ПЛАЩ. Ь СМХПИ -фного иихаиии С тио л. II). Сриди изучинных гербицидов базагран обладал стимулирующим ¿^/фактом на активность нптритредуктазы, причем активирование фермента проявилось наиболее ярко в хлоропласта* ячменя, устойчивого к базаграну. При продолжительном действии гербицидов наиболее уязвимым участком цепи реакции нитратов является реакция восстановления нитритов, катализируемая иитритредуктазой. Степень ингибироваиия активности нитритр.здуктазы, определенной в системе с хлоропластами на свету, соответствует содержанию нитритов в чувствительных растениях. В устойчивых к гербицидам растениях активность нитритредуктазы зависела от условий фосфорного питания. Среди изученных гербицидов базаграа обладал наибольшим стимулирующим эффектом на активность ферментов, связанных с восстановлением нитратов. Нарушения в цепи редукции нитратов приводят к накоплению в растениях фитотоксически: соединений, к которым относятся нитраты, свободные и лабильно связанные нитриты, Ц-яитрозосоединения. В опытах не анализировали нитрозоамины,.но определяли количество лабильно связанных нигрн тов, входящих в состав нитрооосоединеиий по методике, описанной ранее (Пронина, 1987, 1990; р;:с./;С).

Исследования-показали, что сорные растения, чувствительные к гербицидам, накапливают значительные количества нитритов, особенно на высоких уровнях минерального питания. Содержание свободных и лабильно связанных нитритов в культурных растениях в 10-15 раз ни^е и зав/сит от степени чувствительности к. применяемому гербиг циду и от обеспеченности элементами питания. Например, содержание лабильно связанных нитритов в растениях гороха, относительно устойчивых к.гербициду, линурону, составляло: на фоне ЭДРК - 670 мкг/г сухой массы, Ы-^Р^К-,— 621; при ооработке линуроном: Ъ1РК~ 731

~ 1,6 • относительно устойчивых растений гербицид обнаруживался фимтокс^чным только на одинарном фоне, а при улуч-

шении условий питания (вариант HjP^Kj) показатели в контроле и в опыте были одинаковы. Другая картина наблюдалась в растениях ячменя, относительно чувствительного к линурону: контроль HjPjKj-600 мкг/г сухой массы, на JJjP^Kj - 682; при обработке гербицидом содержание лабильно связанных нитритов составляло 960 мкг/г, что было в 1,6 раза выше, чем в контроле. В растениях наблюдали десенсибилизирующую залитную функцию фосфора, способствовавшего снижению фитотоксичности гербицида; на фоне KjP^Kj содержание лабильно связанных нитритов превышало контроль в 1,1 раза и составляло 775 мкг/г сухой массы. В опытах с гербицидами нового поколения, применяемыми в низких гектарных нормах (глин, гранстар) обнаружено возрастание обеих форм нитритов в чувствительных растениях, особенно при повышении дозы азотных удобрений. Под действием сульфо-. нилмочевин - гербицидов нового поколения существенно изменялось соотношение между поступившим в растение калием и азотом нитратов. Ситуация приближалась к контролю, если в питательный субстрат вносили молибден. Нарушения в цепи редукции нитратов под действием 4-х химических групп гербицидов в конечном итоге приводили к сдвигам в содержании аминокислот и белка.

4. ПРОБЛЕМА НАКОПЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ КОЛИЧЕСТВ ГЕРБИЦИДОВ В РАСТЕНИЯХ И ПОЧВЕ

К настоящему времени известно достаточное количество литературных сведении о характере поступления и распределения, о судьба гербицидов различной химической природы в растениях ( Ashton, Crafts »1974; Kearny,Kaufman ,1976; Пронина , 1979; Чкаников, 1981, 1985; Iiuthway ,1989). Но недостаточно сведений о путях превращения гербицидов в растениях и почве, если они применяются совместно с удобрениями.

В соответствии с полученными 'результатами количество неизмененного гербицида (2,4-Д) в чувствительных растениях гороха зна-

чительно больше, чем в растениях ячменя, в которых детоксикация гербицида, формирование комплексов, процессы декарбоксилирования и деметплирования 2,4-Д происходили быстрее. Существенную роль для процесса детоксикации сыграло улучшение обеспечения растений фосфором (табл.12). Кро^е 2,4-Д в опытах использовали линурон, остатки которого определяли фотометрическим методом (табл.13).

По'отношению к лкнурону горох - относительно устойчивая культура, ячмень - относительно чувствительная. Согласно полученным результатам, уровень остаточных количеств линурона в более чувства тельных растениях ячменя был выше, независимо от нормы гербицида. Несмотря на различия в скорости детоксикации линурона в исследуемых растениях ячменя и гороха установлена общая закономерность: при увеличению дозы фосфора в питательном субстрате содержание линурона в листьях было ниже, чем в варианте независимо от продолжительности действия гербицида.

В опытах с хлорсульфуроном - гербицидом нового поколения определяли остаточный количества гербицида в почве с помощью биотес- . жирования, возрожденного в ВИУА в последние годы.

С- помощью чувствительных тест-растении предварительно строили концентрационную'кривую для различных концентраций гербицида, которой затем пользовались для оценки остаточных количеств хлорсуль-ФУрона' в исследуемом почве. Для определения остатков хлорсульфу-рона в качестве тест-растений использовали кукурузу, кабачок, огурец, масличную редьку, кресс-салат, одиоцветковую свеклу.

Как показали полученные результаты, при увеличении дозы азотных удобрений процесс детоксикации хлорсульфурона в почве шел медленнее (табл.14).

Процессы детоксикации гербицидов, поступивших в растения, зависят в значительной степени от активности некоторых эндогенных

Та олица 12

Изменение содержания 2,4-Д и ее метаболитов^ листьях

ячменя 'и гороха на двух фонах фосфорного питания

отн. еч. оптчч. плотности г сух.оа массы

;опыты 1373,1974 г.г.

Время Культуры,

после об- варианты работки,Ч| опыта

и,12 0,30 0,43 0,58 0,7 5 0,83

горох Ы1Р1К1 55,1 2240 198,8 295,1 25,1 25,1

•12 горох Ы-^^ 13,1 1900 90,9 53,5 8,1 44,9

ячмень Ы^Р^ 26,0 2482 63,1 92,5 52,5 42,1

ячмень Ы|Р2К| 23,3 2840 76,9 41,2 30,1 23,0

горох К^Р^К^ 16,6 1920 179,2 178,0 51,6 62,7

84 • горох Ы^^К]- 9,6 1604 127,4 36,8 32,0 56,6

ячмень Ы-цР^ 55,2 2950 119,9 54,2 54,2 56,2

ячмень 24,9 2112 161,0 26,4 42,2 19,9

горох Ъ1|Р1К1 4,8 855 112,8 17,8 10,6 36,6

132 горох К1Р2К1 3,4 816 131,9 22,4 15,1 23,8

ячмень К^-Р^К^ 19,0 1479 127,5 45,5 29,9 21,0

ячмень Ы|Р,К|. 35,2 1970 133,2 57,9 43,2 39,8

0,58 - неизменная 2,4-Д 0,30 - фосфолипиды

0,12 - предположительно конъюгат 2,4-Д с глютатаоном

0,43 - конъюгаты 2,4-Д с аспарагиновой или глутаминовой кислотой или с глюкозой

.вес 1^0,12 > М.в. % 0,43

0,75 - продукты деградации 2,4-Д в результате декарбокси-лирования или деметилирования

к в задачи экспс^

Подобные исследования в течение многих лет проводятся в Ш1Ш1Ф проф.д.И.Чканиковшл к его ¡школой с применением современных методов исследования

Таблица 13

Остаточные количества линурона в листьях-ячменя и гороха в зависимости от условий фосфорного питания (мкг/500 мг сухой массы)

Вариант

Дни после обработки гербицидом культуры Горох Ячмень

4-й день 13-й день 17-й д. 4-й Д. 8-й д. 16-й Д

Линурон норма I 6,96 8,97 11,04 7,33 •10,86 11,80

Линурон нормы 1/2 1 3,04 4,16 5,15 3,23 4,48 5,15

Н1Р2К1 Линурон I норма 4,16 5,07 4,36 4,83 6,67 7,22

Линурон !/<; нормы 1,96 2,56 2,12 2,10 3,61 2,41

Таблица 14

Оитотоксичность хлорсульфурона в зависимости от уровня азотного питания (сырая масса 20 проростков одноцветковой свеклы, г с I сосуда)

Вариант

Фон питания

контроль

'хлорсульФурон

Н0Р1К1 Н^К-,- Н2р1к1 К0Р1К1 К1Р1К1 :К2Р1К

масса оио-тестов■

Убыль биомассы по сравнению с контр. %

Остатки пестицидов мкг/кг почвы

33,3 40,5 46,6

32;3

16 0,54

ООО

на всех фонах' питания х!и.г по остаткам - и,и!Т

30,5 31,9

0,74

0,8!

формантов, таких'кик пороксидаза, нитратвоостанавливающий комплекс и другие, которые мы относим к группе "гербицидаз".

Впервые этот термин предложен Р.Н.ЗЬ1паЪи};ихо в 1974

году на основе экспериментального материала, полученного при определении активности глютатион- Б - трансферазы - фермента, катализирующего процессы конъюгации поступивших в растения гербицидов с глютитионом. В растительном организма глютатионовая конъюгация является эффективным механизмом уменьшения внутренней концентрации гербицидов и предотвращения необратимого повреждения. В задачу наших исследований входило изучение влияния условий питания на процесс детоксикации 2,4-Д с участием глютатион- 3 -транс-феразы, однако мы не выделяли оелок - фермент, а использовали другой методический прием. ]

Известно, что процесс конъюгирования гербицида (2,4-Д с тио-ловыми соединениями) можно до определенной степени ингибировать с помощью ряда химических соединений, угнетающих деятельность глютатион - э- трансферазы ( Ргеаг^апзоп ,1970). Мы воспользовались такой возможностью и, применяя один из ингибиторов указанного фермента - дитиогрейтол, попытались определить степень его участия в процессе детоксикации 2,4-Д в зависимости от обеспечения растений элементами питания. При внесении в питательную смесь . дитиотрейтола наблюдалось подавление деятельности глютатион- э -трансферазы в пределах 50 % при конечной концентрации в среда обитания I мкмоль/мл. Однако он может оказывать более сильное действие при повышении концентрации. Например, ингибитор почти в одинаковой мере подавлял активность фермента в устойчивых к 2,4-Д растениях ячменя на всех фонах питания, однако разница в содержании гербицида в листьях ячменя через 132 часа оказалась довольно значительной в зависимости от питательного субстрата: '^сухо^/массы;

Е °'12

■ к£

питательная смесь HjPjKj + Н^О 19,0 питательная смесь NjPjKj+ ингибитор ¿1,2 питательная смесь NjP2Kj+ HgO 35,2

питательная смесь ^з^К]; + ингибитор 39,7

К группе "гербицидаз" относится така.е уреаза, активность которой впервые изучали в растениях, в которых обнаружены остатки линурона - субстрата-действия данного фермента. В исследуемых растениях определяли остаточные количества линурона - дихлорфенил-диметилаочевины, используя метод Блайднера в модификации Катца (Blo.idnor ,1954; Katz ,1967). Путем диазотирования и комплексования дихлоранилкна, образующегося в результате омыления, с Ы - (I - нафтил)- атилендиамин- гидрохлоридом определяли суммарное содержание неизмененного гербицида и продуктов его деградации, которые в результате проведенных реакций по методике Катца такке превращались в дкхлоранилин (табл.15). В растениях ячменя и гороха определяли активность уреазы или карбамид-амидогидролазы (н.ф. 3.5.1.5), субстратом действия которой принято считать мочевину (карбамид), образующуюся в-орнитиновом цикле Кребса из. аргинина или поступившую в растения, например, в виде гербицида - производного замещенной мочевины. Под действием линурона активность уреазы изменялась в зависимости от устойчивости растений к гербициду: в растениях гороха, относительно устойчивых к линурону, активность фермента возрастала, особенно при усилении фосфорного питания. В растениях ячменя также наблюдали аффект от усиленного фосфорного питания, но различия мезду контролем и опытом были меньше.

Обращает на себя внимание тот факт, что более высокому уровню активности фермента в тканях изученных растений соответствует

Золее низкое остаточное количество гербицида.

Таблица 15

Фитотоксичность линурона и физиологическая роль фосфора в ответной реакции растений ячмени и гороха

(14-й день после обработки гербицидом)

Вариант !

Остатки , линурона

мкг_

5ии мг сух. массы

Активность уреа-зы мкг гидролизов.. мочевины

Ц-Ц03 ы-ыо2

мг

мг оелка г сух.

массы

мг

г сух. массы

%Р1К1 контроль

опыт

Ы1Р2К1

контроль опыт

ы1р1к1 контроль

опыт

Н1Р2К1

контроль опыт

Горох (относительно устойчивый)

О 184,6 100,0 %

12,02 ' 299,2 161,9

3,69 6,19

.0 278,1 100,0 ■ 5,89

6,19 442,5 159,1 8,70

Ячмень (относительно чувствительный)

О 161,8 100,0

14,7 155,3 96,0

О .189,8 100,0

11,9 264,9 139,6

10,73 13,56

11,49 13,45

0,35 0,38

0,34 0,18

0,94 0,36

0,89 0,94

для обоих объектов ПОР по остаткам-С,96;по активности ур.еазы-25,7

В связи с этим делается выеод, что наряду с другими ферментами уреаза способна участвовать в детоксикации поступившего в растения гербицида - производного мочевины. Среди исследований по механизму действия гербицидов на растения полученные нами результаты оригинальны.

5. отагсшк cz^nox-Oi'i^cK-z; co?iLLÄ РАЙКИ:!!

IIA (ШЕСТНСЗ ¿ÙÏS'ïbj'û И УСЛОЗйП

i.IirLPiJibllorC iEüAn-i

В 'лйтс^еа'уро по бгологкк сорных рьсченяК имеется достаточно сведений о путях д*уок<жкьцйи гс-рзкцядоь ш;огкх химических групп, раскрыты механизмы де£огз:-:я. -^которых ::з ш:х з pc'ay.7;:,T£:rjизучения <ï,otoci:H'.-f;3£-, стг,о-.;п!я ioTooi:nTOYi;-i'jCKoro аппарата ( ¿■t al ,1973; fioScJi etat ,1979; Березовский и др., 1971; Хаита

.¿¿t а£ ,1970; ЖаЛоъгткск ^ai ,1979; Zawï-ence -et ¿£ iséo; %ге.ачэс ¿toi ,1987; Uufj-акгг, Jfumata, , 1982; yUiicJu'ion. ¿¿ai ,1984; $eeùnd&1 al ,1985; Ctup-Basid1990). Неряду с этим ¡¡Dt,: к заметно мело результатов об изменении обмена веществ сорных растений при совместном действии гербицидов » условий и;йсрал:.ного- питания. »

С 1074 года а йИУА проводили исследования метаболизма сорных растокий ь связ/î с соьмостным действием 4-х классов гербицидов (2,4—Д; базаграна, лияурона, хлорсульфурона) 'и уровнен азотного х фосфорного■литания. Определяли изменение биомассы, фотохимическую активность изолированных хлоронластов, изменения ¡шгшнтного состава сорнлгои па примере василька синего, Ceatcujzea. iyanus овсюга âv&na ^atua. , рома; ":<и попахучеи M dt "и coxlû LtlocJo-lo. , к ри белой ùli&ttcp,ocUu/r) a ¿lu m , редьки дикой %Qf>hc,nus xa-pha-nlstzam., горчицы голе во:: StnûptS QlvenbÎQ.

По получен:-;:-.;:/, данным фотохимическая активность изолированных хлороплястов сорных растений, чувствительных к гербицидам, снижалась в 3-5 раз по сравнению с контролем, независимо от обеспеченности фосфором. Установлены значительные различия в характере ответной реакции обработанных растений. Скорость фотохимического синтеза А13 в хлоропластах ячменя, устойчивого ко всем указанным гербицидам, сохранялась на высоком уровне.'. Используемые з опытах

дозы гербицидов оказались крайне токсичными длн сорняков. Гербициды почти полностью подавляли синтез АТФ в хлоронластах.

Так, синтез АТФ в хлоронластах мари белой после обработки хлорсульфуроном составлял всего около 40 мкМоль АТФ при скорости синтеза его в контроле 147,4, что составляло 27 Скорость синтеза АТФ в хлоропластах редьки дикой, обработанной 2,4-Д, составляла около 30 при скорости синтеза в контроле около 110, что составляло 26 различия менду контрольными и опытными растениями на удвоенном фосфорном фоне оказались более существенными (табл.16).

В связи с изложенным следует еще раз подчеркнуть, что из-за низкой скорости утилизации неорганического фосфора в реакциях фос-форилирования и, вероятно, в других процессах, в чувствительных к гербицидам растениях во многих случаях наблюдалось накопление минерального фосфора, существенно превышающего контрольный уровень.

При исследовании метаболизма сорных растений внимание было обращено превде всего на те реакции обмена, которые проявили себя в культурных растениях, обработанных гербицидами. Был изучен пигментный состав некоторых сорняков и установлено, что в некоторых сорняках, устойчивых к гербицидам, как и в культурных растениях, происходит синтез пигмента de. novo , аналогичного -крип-токсантину. Такую картину наблюдали на сортах сахарного тростника, устойчивого к диурону, на ячмене, устойчивом к феноксикислотам, базаграну, хло'рсульфурону, горохе, относительно устойчивом к ли-нурону и т.д.

Наблюдаемые в динамике изменения сухого вещества и биомассы сорняков, обработанных гербицидами, коррелировали с изменением активности многих ферментов: АТФ-азы, нитрат- и нитритредуктазы, гидроксилирующей функции пероксидазы.

Таблица 16

Влияний гербицидов и условии фосфорного питании на циклическое фотофосфорнлирование в изолированных ■ хлоропльстах устойчивых и чувствительных растений

• ч; 3 д. после обработки)

Культура, вариант

Контроль. 2,4-Д .

Контроль 2,4-Д

Контроль Хлорсульфурон

Контроль 2,4-Д

Контроль •Базагран

фон питании

% к контр. % к контр.

Ячмень 165,8*8,4' 100,0

241,5+12,7 145,6

Го о эх

301,4*15,3 100,0

217,¿±11,8 72,1

!.!&рь белая

147,4* 7,4 100,0

39,8± 2,1 27,0

Редька ликар

III,8* 6,1 100,0

29,5* 1,5 26,4

Ромаыка непахучая

138,7+7,2 100,0

'45,9* 2,3 33,1

320,4±16,7 100,0

291,9+14,8 .91,1

258,4*13,3 100,0

219,6*10,8 85,0

138,9*6,9 100,0

41,3* 2,2 29,7

103,5* 5,1 100,0

19,9* 1,1 19,2

140,9+ 7,4 100,0

31,4+ 1,6 22,3

Выяснилось, что уроьень активности многих окислительных ферментов и редуктаз в сорняках ниже, чем в культурных растениях. Также установлено, что в большинстве сорняков рН-оптиыум среды выделения, например, активных препаратов нитратредуктазы (НР) более сдвинут, в щелочную область. Кроме того, активность нитратредуктазы-в сорных растениях можно обнаружить в течение длительного времени по сравнению с культурными растениями; при атом пре-

параты нитратредуктазы из контрольных сорных растений оказываются более длительно живущими, чем из опытных. При определении активности нитратредуктазы и нитратного статуса в листьях сорных растении не оонаружено четкой зависимости между активность» фермента и содержанием нитратов. Например, для экстрактоз из листьев ромашки было показано, что за полчаса реакции активность НР в контроле возросла в 2,5 раза, а количество нитратов, израсходованных в ходе восстановления, возросло в 3 с лишним раза.

В опытных растениях, обработанных базаграном, ответная реакция на действие гербицида сопровождалась активированием НР в 1,5 раза, а расход нитратов в цепи редукции составил всего 35 % от исходного уровня.

В связи с этим высказывается предположение, что в стрессовой ситуации, возникающей в сорных растениях под влиянием гербицида, происходят определенные сдвиги в соотношении метаболического и запасного фонда нитратов, которые расходуются на НР-реакцив.

Изменения каталитической активности белкового комплекса тесным образом были связаны с содержанием тиоловых соединений в водорастворимых белках исследованных растении.

В таблице 17 приведены сравнительные результаты по содержанию ¿Н-групп в белках, выделенных из листьев культурных и сорных растений, характеризующихся неодинаковой чувствительностью к изученным группам гербицидоз (табл.17). Выяснилось, что у чувствительных растений, обработанных гербицидом, содержание свободных 5Н-групи возрастает в 2-3 рази по сравнению с контролем, независимо от условий фосфорного питания.

Согласно полученным результатам в растениях, устойчивых к препаратам, как правило, не наблюдается резких различий между контрольными и опытными растениями. Наличие ¿Н-групп в составе белков-ферментов имеет большое значение с нескольких точек зре-

Таблица 17

Изменения в содержании ¿Н-соедлненкй в культурных и сорных растениях при совместном действии хлорсульфурона и условий фосфорного питания

(мкг глютатиона -$Н/с сырой массы)

Культура

Фон питания

Ы1Р1К1 Ы1Р2К1

Ячмень

(2,4-Д, 2д), устойчив

Овсюг

(лиаурон, 4 д., отн.чувствит.) Горох

(2,4-Д, 2 д.), чувствит. Фасоль

(хлорсульфурон, 4 д.) чувствит. Редька дикая (2,4-Д, 2 д.), чувствит.

Басилек синий

(базагран, 4 д.), чувствит.

Свекла одноцветковая (хлорсульсурон, 4 д.) чувствит.

32,8 ± 0,7 35,6 ± 0,9

54,2 ± П,1 49,7 ± 10,6

52,4 ± 2,4 •55,7 ± 2,9

78,3 ± 5,0 77,3 +• 4,7

57,1 + 3,0 60,4 ± 4,6

157,8 ± 7,9 162,8*10,1

86,2 ± 5,0 85,1 ± 5,1

189,3± 11,9 174,01 10,6

67,3± ' 4,8 63,1 ± 4,2

141,2± 6,2 130,9± 5,9

108,0± 9,9 101,4± 9,1

200,9± 12,4 204,8^ 12,6

84,1+ 4,9 86,5± 5,3

176,9± 10,0 181,7± 11,8

х/ в числителе - контроль, в знаменателе - опыт

нкя. Особое значение имеют периферийные £1-1 - х'руппы; тогда

лх роль заключается в поддержании стабильности пространственной структуры молекулы фермента.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что чем больше тиоловых групп находится на периферии белка-фермента и легко экстрагируется п-хлормеркурийбензоатом, тем большей чувствительностью к гербициду обладает каталитический белковый комплекс растений.

Приведенный экспериментальный материал не вызывает сомнений в том, что гербицидное действие на сорные растения сопровождается определенными сдвигами в их метаболизме. Эти изменения в обмене веществ бывают необратимыми, что объясняется высокой чувствительностью сорняков к изученным препаратам. Большая часть фактического материала подвергнута статистической ооработке; достоверность представленных результатов не вызывает сомнений.

' 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ-ОТВЕТНЫХ РЕАКЦИЙ УСТ01!ЧИШХ И ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ НА СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ

На основе данных были получены предварительные результаты по моделированию некоторых физиологических процессов. В опытах с базаграном - ингибитором темновой фиксации С02 были рассчитаны уравнения различных условий фосфорного питания:

Различные уровни фосфорного питания (Р), героицидов (,Г)

скорость фотофос- активность Фотовосстанозланпе

форилирования АДФ-редуктазы нитратов

ячмень: „о о

у=60,7+135,7Р+ у=99,7+54,8Р^ у=98,4+266,2Р+43,2Р<-

20,4 Р2 + 104,6 (Р х Г)

горох:

у=53,4+188,9Р - у=Ю6,6+5,8Р + У=162,6+756,6Р-338,5Р2 -46,2 Р2 Ю,1Р2-16,2 Г +34,6 (Р х Г)

Были рассчитаны коэффициенты корреляции и ошибки коэффициента корреляции между следующими физиологическими процессами:

Ячмень Горох_

к.

$2.

Скорость фотофос-форклпрования

Фотовосстановление нитратов (при про двар.освещении .в отсутствии N0^)

активность АдФ-редуктазы 0,93

содержание общего фосфора в хлоропла-стах 0,99

скорость фо-товосстанов. НАДФ 0,91

содержание органич.

углерода 0,90

0,04

0,04 0,09 0,09

0,83

0,98 0,99 0,77

0,11

0,04 0,03 0,13

Параллельно с изучением совместного действия условий минерального питания и гербицидов на культурные растения были исследованы некоторые физиологические реакции на растениях ромашки непахучей, овсюга, василька синего,, мари белой и др. сорняков. Причина их чувствительности к изученным гербицидам прежде всего была связана с нарушениями синтеза таких соединений как аминокислоту, белки, макроэргические соединения и с активированием процессов распада этих соединений, приводящих к значительному снижению их анергетического заряда. В отношении сорных растений мы не наблюдали защитное действие фосфора.

иБЩИл ЙЫБОДЬ!

1. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать заключение, что 2,4-Д, линурон, базагран, хлорсульфурон вызывают резкие сдвиги в интенсивности, направленности важнейших фпзиолого-биохшлических процессов в чувствительных растениях, интегрированным выражением которого является нарушение процессов роста и раз- ' вития и последующая гибель растительного организма. Биохимической основой селективного действия препаратов является способность или неспособность растений выводить из сферы метаболизма поступающие

в них молекулы гербицида, или путем их детоксикации с участием эндогенных ферментов, или путем образования комплексов их с молекулами аминокислот, глюкозы, тиоловых соединений, например, глю-татиона.

2. Все исследованные гербициды в той или иной степени ингиби-ровали частные реакции фотосинтеза, а именно реакцию Хилла, нециклическое и псавдоциклическое фосфорилироьание, темповой синтез АТФ с участием аденилаткиназы, вызывали'хлороз, изменяли активность сопрягающего фактора, содержание адениннуклеотидов и фосфора в хлоропластах. Поскольку действие различных по химическому строению препаратов на фотосинтез не является специфичным, предполагается, что в с^ере фотосинтеза гербициды реализуют только часть своей фитотоксичности. На основании полученного материала нет веских аргументов считать, что, например, блокирование фотолиза вода, реакции Хилла является механизмом действия феноксикис-лог( • хлорсульфурона, а ингибирование биосинтетических реакции, таких как синтез нуклеиновых кислот, белков является механизмом действия производных мочевины^.;бентазона. Все изучавшиеся гербициды изменяли состояние и функции хлоропластов в чувствительных растениях и даже в устойчивых растениях, нарушая сопряжение транс-

порта электровоз с синтезом АТФ, приводя к различной локализации аденилаткиназы в целых хлоропластах и их фрагментах, блокируя пе-роксидазу хлоропластов и в первую очередь ее гидроксилирующую функ ' цш, ответственную за ликвидацию перекисных барьеров.

3..Гербициды существенно влияли на минеральное питание растений, их химический состав, что является следствием более глубокого воздействия их на системы, осуществляющие общую регуляцию процессов обмена веществ в растительной клетке. Изменения химиче--ского состава растений, сопровождались изменением количества белка, нуклеиновых кислот, минеральных форм азота, фосфора, калия, тиоловых, макроэргических соединений, различных .фракций фосфора. Действие гербицидов на различные типы фотосинтетического фосфори-лирования, определяемого по соотношению АТФ/2ё , можно рассматривать как один из механизмов действии гербицидов, которые можно отнести к группе ингибиторов, разобщителей фотофосфорилирования или разобщающих ингибиторов. Наиболее точную картину блокирования фотофосфорилирования можно составить по величинам АТФ/2е, а.не ?/2ё, как это принято в работах некоторых исследователей. Расчеты по 2ё нобят более завуалированный, не конкретный характер.

Все исследованные препараты по влиянию на рост растений можно разделить на.препараты, вызывающие ненормальный рост (производные феноксккислот, судьфонилмочевина) при изменении питательного субстрата и препараты, не оказывающие заметного влияния на рост растений (линурон, производные бентазона). Гербициды, инду-' цирующие ненормальный рост, эпинастические изгибы побегов, влияют на синтез РНК и ДНК в тканях чувствительных растений. Это происходит а результате сдвигов в синтезе нуклеиновых кислот под действием исследуемых препаратов, прежде всего 2,4-Д. Наибольшие изменения в статусе нуклеиновых кислот совпадают с наиболее очевидными проявлениями эпиаастки.

5. Одним из механизмов действия исследованных гербицидов яв-пяется изменение баланса адениннуклеотидов,в первую очередь АДФ, 1ТФ - универсальных аккумуляторов анергии в растениях, от количества которых зависит скорость биосинтетических процессов. Впервые з опытах с гербицидами на основании экспериментальных данных проведены расчеты энергетического потенциала, константы равновесия здениловой системы культурных и сорных растений, показано влияние гербицидов, применяемых на фоне изменяющегося фосфорного питания

фосфатный потенциал растений, АМФ-коэффициента, АДФ-коэффиця-знта, АТФ-коэффициента. Подробно изучено влияние гербицидов и условий фосфорного питания' на темновой синтез АТФ в хлоропластах, делимитированный светом и катализируемый аденклаткиназой-АТФ: АМФ-¡[юсфотрансферазой. Показана катионнал зависимость фермента, влияние света и аниона фосфата на его активность, особенности протекания прямой и обратной реакции, локализация фермента в хлороплас-сах, роль фотохимически активных соединений птеридиновой природы для активирования фермента, соотношение удельной активности на-гивного и обработанного нагреванием фермента, продемонстрирована

зависимость устойчивости растении к гербицидам от количества

зденплапишазы гермостабильного белка, его специфической активности.

6. На основании фактического материала поптвернпается теория И.Клеппера о том, что накопление нитритов - вторичных фитотокси-яеских агентов является причиной гибели чувствительных'растений, поврежденных гербицидами. Была подробно изучена цепь редукции нитратов, определена активность оелков - ферментов, ответственных за отдельные этапы; при этом выяснилось, что накопление нитритов

в основном происходит за счет блокирования нитритредуктазы базагра-аом, линуроном, которые, являясь ингибиторами фотосинтеза, наруша-от обеспечение цепи редукции нитритов восстановленными компонен-

таыи, например, восстановленным ферредоксином, восстановленными пиридиннуклеотидами. Природа действ/я 2,4-Д и-хлорсульфурона на 'эти процессы не связана с фотосинтезом. К возможным токсикантам ■кроме нитратов, нитритов можно отнести один из последних участников цепи редукции нитратов - гидроксиламин. Мы не только подтвер дили. теорию- Л.Клеппера, но и продвинулись дальше, доказав изменения активности гидроксиламинредуктазы, зависимой от НАД.Н. Было показано, что токсическое действие гербицидов распространяете

.на более поздние этапы, а именно на этап редукции гидроксиламина.

к возможным, токсикантам относятся лабильно связанные нитриты, для количественного определения которых предлагается простая методика Лаоил£но связанные нитриты есть и в устойчивых растениях, но особенно их содержание увеличивается в чувствительных растениях.

7. Модуляция метаболизма, наступающая в ответ на действие гер бицйдов и удоорений, касается ферментного комплекса растений. Были подробно' изучены особенности пероксидазы - фермента со смешан« ми функциями, остро реагирующего на любой стресс, активности ферментов, участвующих в формировании восстановительного пула, в фос форном ме-таболизме растений. Установлены принципиальные различия в процессах детоксикации 2,4-Д, линурона в устойчивых и чувствительных растениях. С помощью гель-фильтрации показано, что 2,4-Д в культурных растениях образует 2 комплекса и при деградации даез 2 метаболита с молекулярным весом меньшим, чем неизмененная 2,4-] В опытах с дитиотрейшэлом было доказано, что в детоксикации 2,4-] в растениях -участвует глютатион - 5-^рансфераза - фермент, ответственный за конъюгацию 2,4-Д с глютатионом и относящийся к "герб» цидазам". Изучено впервые в опытах с линуроном действие уреазы -фермента, также•относящегося к "гербицидазам" и использующего в качестве субстрата действия гербицид - производное мочевины. Найдены четкие зависимости между активностью уреазы и остаточными кс

V//FJVO.Ç // #//&J>'f//jVJt¿e/oFjr

'""ihyh sí -

о гм

личествами линурона в растениях. Для определения остаточных количеств хлорсульфурона - гербицида нового поколения в почве использованы чувств/тельные тест-растения, позволяющие оценить суммарную фитотоксичность почвы, т.е.* оценить остаточное количество не только хлорсульфурона, но и не менее токсичных продуктов его деградации. Установлено, что на скорость деградации гербицида существенно влияют дозы азота в почве: при усилении азотного питания в почве сохраняется оольше остатков хлорсульфурона, т.е. фитотоксичность препарата для культурных растений остается высокой.

8. На основании собственного экспериментального материала счи таем следующие возможные механизмы действия изученных препаратов на расгбния(рис.26):

а) молекулы гербицидов гормонального действия оказывают прямое влияние на рост растений и белково-нуклеиновый комплекс и опо средованное на энергетический обмен растений. Действие хлорсульфурона, блокирующего митоз клеток, связано с прямым действием на микротрубочки, синтез тубулина, на синтез свободных аминокислот (валин, лейцин, изолейцин) путем ингибирования ацетолактатсинте-тазы и опосредованное на пигментный аппарат растений, прежде всего на каротиноидный комплекс;

б) молекулы гербицидов - ингибиторов фотосинтеза (линурон, базагран) оказывают прямое токсическое действие на частные реакции фотосинтеза, фотохимическое восстановление нитратов и.нитритов и опосредованное на белково-нуклеиновый комплекс;

в) механизм действия исследованных гербицидов на чувствительные растения связан с нарушениями синтеза макроэргических соединений путем блокирования синтеза нефосфорилированного предаестве! ника или разобщения синтеза АТФ от циклического или нециклического транспорта электронов в нарушении сопряжения между восстанов-

леннем НАДО, и фосфатазнод активностью, активировании фосфатаз низкой активности всех функций пероксвдьзы, блокировании цзпи редукции нитратов, накоплении фитотоксических агентов, низкой скорости иммобилизации поступивших в растении гербицидов и т.д.

9. Устойчивые растения или не отличались от контроля или повреждались изучавшимися гербицидами в значительно меньшей степени. Нарушение в физиолого-биохимических процессах были у них менее глубокими ,и обратимыми. Это объясняется их способность» противостоять действию гербицида, осуществлять энергичную детокси-кацию его или путем реакций декарбоксилирования.деметплирования, дезаминирования и т.д. или путем образования комплексов молекул гербицида с балками, углеводами, аминокислотами и другими, эндогенными соединениями растительной клетки, осуществляющегося за

- счет деятельности специфических ферментов или ферментных систем, присущих одним видам растений и отсутствующих или малоактивных у других. Полученные экспериментальные данные в совокупности с 'литературными сведениями свидетельствуют о том, что гербициды 4-х различных химических групп, имеющих различную структуру и химические особенности вызывают при оораоотке растений сходнкз ответные реакции. На этом основании и в соответствии с литературными сведениями ( ТгеЬз'ь,1980,1984) мы сделали заключение, что в их молекулах есть общие функциональные группы, способные давать комплексы с одним и теми же активными центрами эндогенных соединений растений (белками, триптофаном, аспарагиновой, глютамкковой кислотой, глюкозой, глютатионом и др.).

10. Степень фитотоксичности гербицидов зависит от условий минерального питания растаний. Действие гербицидов усиливается на чувствительные растения при улучшении условий питания, в то время как устойчивые культурные растения становятся еще менее вое-

. приимчивыми к ним. Эю объясняется повышением количества гербицидов в тканях чувствительных растении. Считаем принципиально правильным положение о том, что действие гербицидов в известных пределах можно регулировать, изменяя условия минерального питания и тем самым влияя на содержание остатков препаратов. Этот

факт позволяет сформулировать научно обоснованные системы беэо-

пасного применения гербицидов, исключающие их накопление в объектах окружающей среды.

'. Во'многих случаях фосфор выполнял защитную функцию, в значительной мере снижая- фитотоксичность препаратов. В связи с этим считаем, что гербициду могут образовывать фосфорилироваиные конъю-гаты, фитотоксичность" которых меньше фитотоксичности неизмененного препарата. ■

II. Впервые в связи с действием гербицидов и условий минерального питания получены экспериментальные материалы по метаболизму сорных растений. Установлены существенные сдвиги в обмене веществ сорняков: Raphanus rapUariiatrum, Matricaria inodora,

Chonopodiun albun,Centaurea cyanus,Avena fatua и Др. Показано влияние препаратов на пигментный аппарат, активность ферментов, фотохимическую активность, химический состав сорняков. В отношении сорных,растений не обнаружили десенсибилизирующую функцию фосфора питательного суострата.

ПР5Ь~ДЖ.ЕсС1Я ПРОИЗВОДСТВУ Экспериментальный материал диссертации и выводы авт'орв могут ■< рекомендовали' и во многих случаях используются в курсах лекций по зиологии растений в университетах и вузах сельскохозяйственного щ £пля,в работе координационных советоа по борьбе с сорной растител] ностьа,но изучения механизма действия гербицидов и синтетических ] гулятсров роста,во многих комплексных программах РЛСХН для разрабс ки ассортимента гербицидов,душ планирования экспериментов по изуч«

ш::о роли удобрений в проявлении фитотоконческого эффекта средств защити растений.

Рекомендуется 15 модифицированных методов анализа растекий,вклэча-гацих :1. Оценку энергетического заряда сельскохозяйственных растений на основе экспериментального определения количества адениннуклеоти-дов с помощью хроматографии и электрофореза на бумаге;2.простой метод определения аденплаткиназы хлороцластов,независимой от света; 3.Определение минеральны:; форм азота,фосфора,калия в о^кой навеске растительного материала,что даёт большой экономический эи*7ект п т.п.

Для практического использования предлагаются физиологические реакции, такие как восстановление ДДФ.оксигеназная функция пероксидазы, зосстановление нитратов с. участием нитратредуктазы и ¿¡р.в качестве геста для скрининга гербицидов и оцешш фптотоксического эффекта гербицидов.

Производству предлагается апробированная в 5 различных регионах методика биоиндикации для определения остатков гербицидов з почве и )ценки её суммарной соитотоксичпосги с помощью чувствительных к нш.! :ест-растений.Метод экономически выгоден;по сравнение с.газохромато-:рафическим. анализом биотестнрование в 4 раза дешевле.1

ОСНОВНЫЕ ПУШКИН! по TE:vE .ЩССЕРТАЦШ

1. Попова Н.Б., IG6C. О превращениях пировиноградной кислоты в листьях пшеницы, зараженной бурой листовой ржавчиной. - Вестник с.-х. науки, I\f4, с. 100-104.

2. Попова H.L., 1266. Активность завершакдх оксидаз в листьях

1 !

пп^ницн, пораненной бурой листовой ркавчиной. - Докл. МСХНИЛ St 3, с.2-5.

3. Попова Н.Б. f 1966. Особенности охиелительного обмена пшеницы, зараженной бурой лдстовой ркавнлной. - Азтореф. дисс. . . . канд. бйол. наук, Li., 1ЛГУ.

4. Попова ILE., 1269. Биохимия и физиология дыхания пшеницы. -12-томнее издан. КГУ "Физиология с.-х. растений", т.4 "Пшеница", с.368-359.

Б. Попова Н.Б., 1269. Биохимия и физиология пшеницы, пораженной различными патогенными микроорганизма:^. - Там ze, с.500-548^

С. Пронина Н.Б.,1970. Количественный анализ компонентов фосфат-акцептирукешх систем. - Сб. Методы исследования фотофосфори-дзрования, с. 129-139, Пукино-па-Оке. Первые Всесоюзные Пущи* . ские чтения.

7. Пронина Н.Б., Цухия E.H., Холодепко II.Я., 1972. О некоторых свойствах фосфодоксина - природного кофактора фотофосфоркли-рования в хлорспластах гороха. - Докл. ВАСХНИЛ, JS 9, с.18-19.

8. Пронина Н.Б., Незнайко H.S., Г/ухин E.H., Горшков В.К., 1972. Влияние различных'кофакторов фосфорилирования на тушение флу< ресценции хлоропластсв гороха. - Биофизика, т.17,. вып.4,

. с.629-634.

9. Пронина Н.Б., Мухин E.H., Холоденко Н.Я., 1973. Фотохимический синтез АТФ в хлоропластах гороха под елкянисм фосфодоксина и птери^данов. - Селъскохоз. биол., т.УШ, Ш,с.415-419.

10. Пронина Н.Б., Цухин Е.Н., Холоденно Н.Я., 1973. Влияние шос-фодокснка на фотовосстановлекпе йерр1:цкакпда а сопряг.еннээ фосфорнлпрованпе в хлоропластах гороха. - «йвзвол. биозаа:. культ, раст., т.5, выг.Л, с. 64-67.

11. Пронина Н.Б., 1973. Применение горизонтального бумажного электрофореза для определения аденпннуклеотидсв. - Изв. СО АН СССР, сер. биол., А» 15, вып. 3, с.117-119.

12. Пронина Н.Б., 1973. Активность адепилаткиказы в хлоропластах гороха. - Еиол. науки, й II, с.78-82.

ЕЗ. Пронина Н.Б., 1374. О некоторых свойствах адзнилаткпназы из хлоропластов гороха. - Биол. науки, № -1, а. 89-94.

14. Пронина Н.Б., Холоденко Н.Я., 1974. Влияние компонентов фос-фатакцепторной системы на фосфорилирование в хлоропластах .гороха в присутствии феназикметасульфата. - Фнзкол. биохпм.культ, раст., т.6, вып. I, с.16-22.

[5. Пронина Н.Б., Холоденко Н.Я., 1974. Количественное опрэдело-ние адениниуклеотидов в хлоропластных системах. - Физиол. биохнм. культ, раст., т.6, вып. 6, с.653-657.

[6. Пронина Н.Б., Макаров А.Л., Холоденко Н.Я., 1975. О двух основных путях синтеза АК> в хлоропластах гороха. - Физнол. биохим. культ, раст., т.7. вып. 4, с.382-386.

У. Пронина Н.Б., Макаров А.Д., Стахов Л.Ф., Холоденко Н.Я., Калашников Ю.Е., Белоног II.П., 1976. Об участки некоторых низкомолекулярных кофакторов в фотофосфорилированин. - Изз. АН СССР, сер. биол., И, с. 520-530.

:з. Пронина Н.Б., 1У76. Сравнительная характеристика адепплатки-назы и лтерннбелковых комплексов из хлоропластов гороха. -Биол. науки, Ш, с.94-100.

IS. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1977. Активность аденилаткиназы в листьях ячменя и гороха под действием гербицида 2,4-Д и условий фосфорного питания. - Сельскохоз. биол., т.ХП, 1> 3, с. 428-433. .

20. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1977. Об аденозиндифосфатазной активности аденилаткиназы из хлоропластов ячменя и гороха. -Биол. науки, fi I, с. 9G-I00.

21. Прадлна Н.Б., 1977. Об участии птеринбслковых комплексов из хлоропластов гороха в аденилаткиназной реакции. - До!сл. ВАСХНИЛ, Я 2, с.19-20.

22. Пронина Н.Б., 1978. Влияние 2,4-Д на синтез и гидролиз АТФ

в хлоропластах ячменя и гороха в связи с условиями фосфорног

питания. - Физиол. биохим. культ, раст., т. 10, №6, с.584-59 23 Proniha Н.,1972.The effect of herbicides on changes in nitrate ruauoudso and nitride- reductase activity т ¿>оа and

Darley piantc.-Tne XV tn Internatxunal congress of peatlcidc choraistry, Swiss, Zurich, xllrAC , Juiy

24. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1979. Действие'2,4-Д на сопряке-нне транспорта электронов с синтезом ATS в хлоропластах ячме ня и гороха и снижение токсического действия гербицида под влиянием фосфорных удобрений. - Сельскохоз. биол., т:Х1У,

У> I, с.41-44.

25. Пронина Н.Б., 1979. О чувствительности аденилаткиназной peai ции к ингибиторам избирательного действия (опыты с хлоропла« тами гороха и ячменя). - Докл. ВАСХНИЛ, 8, с.25-27.

26. Пронина Н.Б., 1979. Некоторые новые вопросы применения герб: цидсв. - Сельское хоз-во за рубеком, 15 10, с.30-31.

27. Пронина Н.Б., 1979. The alternative nodes of joint action

of P.,4-D ;:nd fertilisers 011 general procoGr.oc of AiT-ctorago

in ohloi'o,<i:ii;tu.-Ыатер. 12-го• научно-коордпнацноопого совепа-

нкя и ciiMno3iiyr.cn СЭБ по проблема II.3 "Механизм действия гербицидов и синтетических регуляторов роста", Мкитьхаузэп,с.29-30.

28. Пронина Н.Б., 1979. Пути превращения гербицидов в культурных и сорных растениях. - Обзорная информация ВИНИТЗИСХ, с.с.55.

29. Пронина Н.Б., 1979. Влияние света на активность аденплатки-назы в хлоропластах гороха. - Изв. АН СССР, сер. биол., Jé 2, с.228-237.

30. Пронина Н.Б., Ладо ни н В.Ф., 1980. Предвари те ль пне данные о различных состояниях одепилаткинази в хлоропластах ячменя и гороха (опыты с консервированными хлоропластамл), Изв. АН СССР, Jí 2, сер. биол., с.234-241. .

31. Пронина Н.Б., ЛадоишВ.Ф., I960. Научно-теоретические основы действия гербицидов 2,4-Д и линурона на растения.. - Сб. Актуальные вопросы борьбы с сорными растениями, с.124-136, "Колос", Ы.

32. Пронина Н.Б., 1981. Адепилаткнпазная активность белков разной степени восстановлбчностн, выделенных иа хлоропластсв гороха.-Изв. АН СССР, сер. биол., й 6, с. 873-881.

33. Pronina И. ,1982.Bases f isioloricas-bioqiiiicas do la acción

do las condiciones oxtrenas on la planta de la cana de Asucax.—

rtothod.Indicationes,Habana,Acadenia de la Ciencia,Hc-publica Cuba

печ.л.6,5, с.с. 80.

34. Пронина Н.Б. ,1982. Действие фосфора на М^ н ~ зависимую аденилаткиназную систем из хлоропластов ячменя и гороха.-Изв. АН СССР, сер. биол., Ш, с.202-212.

•35. Пронина Н.Б., 1987. Теоретические основы-совместного действш удобрений и пестицидов на культурные и сорные растения. - Повышение роли химизации при возделывании зерновых культур по интенсивной технологии. Рекомендации заседания секции земле. дергая и химизации мехведомствеиного совета Г1СНТ, с.63-68.

' г

36. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1987. Herbicides aad plant

energy situation.- 15-е совещание стран-членов СЗВ по теме II.3. Механизм д*;Ествйя гербицидов и синтетических регуляторов роста растений, Венгрия, Геделле.

37. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1988. Совместное действие гербицидов и" условий фосфорного питания на сопряжение фотохимического синтеза АТФ с транспортом электронов в хдоропластах яч

• меня и гороха. - Докл. ВАСШ1Л, !« 2, с.4-6.

38. Пронина Н.Б., 1988. Изменения в пигментном составе растений как один из механизмов действия гербицидов. - Докл. ВАСХНИЛ, И 12, с.5-7.

39. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1988. Физиолого-биохимичсские ме тода изучения.действия комплекса средств химизации на растения.. - Метод, рекомендации, с.с. 67, М.

40. Пронина Н.Б., 1989. The mode of joint action of 4 classes of herbicides on ATP- and protein-level in plants.- 16-е совещание стран-членов СЗВ по проблеме II.3 "Механизм действия гербицидов и синтетических регуляторов роста растений", Польша, Познань, с.4.

41. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., Спиридонов Ю.Я. и др., 1990. Использование метода бисиндакацик для оценки остаточных количеств гербицидов в почве и их суммарной фктотоксичности. -Рекомендации "Росагропрсмиздат", с.с. 37.

. Пронина- II.Б., 1990. Совместное действие условий азотного питания i: пестицидов на ннтратвосстанавлнваи^ую систему ячменя.-Докл. ВАСХПМ, й 2, с. 5-8. ' Pronina N.,1990.The node of joint action of herbicides and fertilizers on processes of energy storage in plants.-

vil th International congress of posticide chanistry.Germany,

Hamburg,August 5-Ю.Posters,subtopics 4 "Modes of herbicide

action"

Ladonin V.,Pronina TJ.ot al,I990.The behaviour of horbicidos in coil and plants by using complexos with other asrocheni-cals.-Posters,subtopics 4"Modea of horbicide action"

Пронина Н.Б., 1991. Методы анализа аденпловой системы растений. - Метод, рекомендации. М., с.с. 23. Пронина Н.Б., 1991. Усвоение азота нитратов в листьях: видо-специфичность и зависимость от средств химизации. - Материалы совещ. "Физиолого-генетические механизмы регуляции азотного питания растений", Киев.

Пронина Н.Б., 1992. Оценка-сумг.гарной Фитотоксичности почвы. - -Химиз. сельск. хоз-ва, I, с.21-24.

Рубин Б.А., Попова Н.Б., 1965. Дыхание пшеницы, зараженной бурой листовой ржавчиной. - Вестник с.-х. науки, 3 3, с.61-68. ГДухин Е.Н., Попова Н. Б., 1068. О фосфодоксине из лястьез Pisum sativum ~ Изв- АН СССР, сер. бпол., I, С. 133-135. Евстигнеев В.Б., Оловяпишншсова Г.Д., Попова Н.Б., Садовннко-ва Н.А., 1968. О возможности фотохимического взаимодействия фосфодоксина с хлорофиллом. - Биофизика, т.13, вып.4,с.616-621.

51. Цухлн Е.Н., Попова Н.Б., Калашников Ю.Е., 1968. О двух основных компонентах фосфодоксина. - Молек. биол., т.2, вып.4,

с.588-596.

52. Ладокин В.Ф., Пронина Н.Б., 1976. Влияние каталазы на активность пероксидазы из листьев ячменя и гороха, обработанных 2,4-Д. -Химия в сельск. хоз-ве, £ 10, с.55-57.

53. -Ладопи'н В.Ф., Пронина Н.Б.-, 1977. Влияние 2,4-Д на оксидазную и пероксидязную активность в листьях ячменя и гороха. - Физиол биохим. культ, раст., т.9, вып. 3, с.249-253.

54. Ладонип В.Ф., Пронина Н.Б., 1977. Некоторые особенности пероксидазы из хлоропластов ячменя и гороха, обработанных 2,4-Д. -"Докл. ВАСХНИЛ, й 8, с.13-14.

55. Ладокин В.Ф., Пронина Н.Б., 1977. Некоторые вопросы механизма действия гербицидов на растения. - Обзорная инф. ВИНИТЭИСХ, печ. л. 4,5, с.с. 72. .

5С. Пронина Н.Б., 1989. Фосфодоксин из листьев гороха - природный кофактор фотофосфсрилирования хлоропластов . . . гороха.-Тез. докл. на 2-м биох. с"езде, секц.19, с. 96, Ташкент.

57. Пронина Н.Б., Незнайко Н.Ф., Горшков В.К., '1969. Роль различных кофакторов в фосфорилировании и тушении флуоресценции хлоропластов гороха. - Там же, с. 97.

58. Ладонин В.Ф., Пронина Н.Б., 1975. Действие 2,4-Д на активность аденалаткиназы и метаболизм здениннуклеотидов в растениях гороха и ячменя в связи с условиями фосфорного питания. -Матер. Мездун. совещания стран - членов СЭВ "Механизм действш гербицидов и синтетических регуляторов роста и их судьба в биосфере", с.'29-30, Пустно-ка-Оке.

Ладонин В.Ф., Чссалин Г.А., Пронина Н.Б., Тимофеева A.A., Филиппова Н.В., Цимбалист Н.И., 1976. Влияние условий питания и уровня удобренности почвы па фитотоксичновть гербицидов и их содержание в почве к растениях. - 8 Мекд. конгр. по минер, удоб.■ Доклады советских участников конгресса, ч.1, с.236-244, М.

Э. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., IS76. Действие 2,4-Д на восстановление ПАДФ в листьях ячменя и гороха в связи с условиями фосфорного питания. - Билл. ВИУА, Л 31, с.3-13.

1. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1976. Нарушения некоторых экзер-гонкческих реакций в листьях ячменя и гороха, обработанных 2,4-Д на двух уровнях фосфорного питания. - Еюлл. ВИУА, & 31, с.24-25.

2. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., IS76. Влияние гербицида 2,4-Д

на пероксидазу со смешанным: функциями из листьев ячменя и гороха. - Бюлл. ВИУА, ß. 31, с. 98-103.

3. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1980. О нитратрсдуцкругацей активности в листьях ячменя и гороха в связи с действием 2,4-Д и двух уровней фосфорного питания. - Бюлл. ВНУА, 54, с. 10-14.

4. Пронина Н.Б., 1980. Основные пути синтеза АТФ з хлоропластах ячменя и гороха в связи с действием 2,4-Д и условий фосфорного питания. - Бшл. ВИУА, ß 54, с. 14-19.

5. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1985. Накопление органического вещества и нитратный статус растений под действием гербицидов-ингибиторов фотосинтеза. - Тезисы докл. па Ж Путинских чтениях (стенд, сообщения).

^6. Пронина Н.Б., 1986. Физлолого-биохимпческие особенности ответных реакций растений на действие гербицидов. - Сб. Применение пестицидов и их воздействие на с.-х. культуры и сорные

растения при интенсивной химизации сельского хозяйства, с. 50-64.

• 67. Пронина Н.Б., 1987. Фитотокснчность динурона и физиологическая роль фосфора в ответной реакции культурных растений. -.Белл. ВИУА, J5 84, с. 20-26. j ,

68. Пронина Н.Б., Соколова Ю.В., 1987. Способ определения мине-

• ральных форм азота, фосфора, калия в растительном материале.-Там же, с. 52-58."

69. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1987. Накопление нитратов и нитри - причина чувствительности культурных и сорных растений к гербицидам. - У1 Всес. симпозиум " Канцерогенные /У-нитрозо-соединегая и их предшественники - образование и определение . в окружающей среде", Таллинн, с.201-203.

70.- Пронина Н.Б., 1987. Блокирование цепи редукции нитратов в растениях под действием гербицидов. - Там ке, с. 203-205.

71. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., IS87. Физиологические аспекты совместного действия средств защиты и условий питания на химический состав растений. - Всес. конф. молодых ученых и специалистов, посвященная.70-летию Великого Октября, Махарад-зе - Анасеули, с. 218. .

72. Пронина Н.Б., 1987. Механизм действия гербицидов, применяемых в интенсивной технологии возделывания зерновых культур.-

Там же, с. 220.

73. Пронина Н.Б., Студеникина Е.Ф., Мельникова A.B., 1987. Методические подходы к использованию тест-растений и тест-реакциЯ для оценки остаточных количеств пестицидов. - Система удобрений полевых культур при интенсификации почвозащитного земледелия' (Сборник научных трудов) , Новосибирск, с.Z00-III.

74. Пронина Н.Б., IS89. Изменения в системе аденнннуклеотпдов -один из механизмов действия гербицидов. - Сб. Вопросы о применении гербицидов в с.-х. охране окружающей среды (Тбилиси, 1986).

75. Пронина Н.Б. (в соавт.), 1989. Современше методы исследований в растениеводстве. - Метод, рекомендации научного семинара "Использование современных методов исследований в биологии", Пушкин, февраль, 1988.

'6. Пронина Н.Б., 1989. Механизм действия гербицидов, применяемых в интенсивной технологии возделывания зерновых культур.-Субтроп, культуры, 15 2, с.119-127.

'7. Пронина Н.Б., Ладонин В.Ф., 1989. Физиологические аспекты совместного действия средств защиты и условий питания на хи-. мический состав растений. - Субтроп, культуры, ii I, с. II4-I2I.

'8. Пронина Н.Б., Яненко Т.Н., 1989. Физиологические особенности совместного действия'гербицидов и условий азотного.питания на активность нитрат- и нитритредуктазы в растениях С^ - и С^ - типа. - Всес. конф. "Экологические проблеш накопления нитратов в окружающей среде.", Пущино, с.108.

'9. Пронина Н.Б., 1989. Методы количественной и качественной оценки нитратвосстанавливающей активности важнейших с.-х. культур. - Там же, с. 109.

;0. Ладонин В.Ф., Пронина Н.Б., Маркс Е.И., 1990. Особенности метаболизма сорных растений при совместном действии удобрений и гербицидов. - Тез. докл. I гербологвческих чтений, посвященных памяти Ы.А.Шипинова и A.B. Воеводина " Актуальные проблемы современной г'ербологии", Ленинград, с.22-23.

81. Пронина Н.Б., 1990. Методические аспекты анализа нитритного статуса растений с неодинаковой чувствительностью к гербицидам. - УП Всес. симпозиум " Канцерогенные /\/-нитрозосоедиие-ния и их предшественники - образование и определение в окру> кашей среде, Таллинн, с. 93-94. ,> ,

82. Пронина Н.Б., 1990. Блокирование активности нитритредуктазы и-накопление нитритов в растениях, при совместпом действии гербицидов и удобрений. - Там же, с.96-97.

63. Пронина Н.Б., Орлова В.Ф., Поготовская С.В., Студеникина Е. 1990. Физиологические аспекты действия хлорсульфурона - гер цида нового поколения на устойчивые и чувствительные растения. - Бюлл. ВИУА, И 101, с. 42-47.

84. Пронина Н.Б., Макаров В.И., Яненко Т.Н., 1990. Биотестирова ние остаточных количеств гербицидов в почве с помощью росте кий - биоиндикаторов. - Там же, с. 56-59.

85. Пронина Н.Б., 1992. Совместное действие условий минерального питания и хлорсульфурона на поступление калия и фосфора растения ячменя. - Бюлл. ВИУА, В 108, с.14-20.

86. Пронина Н.Б., 1992. Роль условий минерального питания для д градации гербицидов в растениях и почве (альтернативные направления). - Бюлл. В1!УА, Е 108, с.30-33.

Е7. Пронина. Н.Б., 1992. Влияние условий минерального питания ш устойчивость растений к гербицидам. Роль фосфора. - Матер, Республиканской школы-семинара "Регуляция минерального пи: кия растений", Чернигов, 1988.

88. Пронина Н.Б., 1992. Некоторые аспекты физиологии сорных ра< тений в связи с совместным действием гербицидов и условий 1 нерельного питания. - Сб. Актуальные проблемы современной : бологии (в печати), ВИЗР, б—Петербург.

>9. Пвскнна Ii.Б., 13Dg. <};: зоологические ответике реакции растений ва совместное деЯствке удобрений и гербицидов.

4.1. Изменение фугшдооналг.ной активности фотосиптетача-ского аппарата (депоипр. рук. т, BI2LiT2I;CX, с. с. )

Ю. Пронина К.Б., I9S3. Физиологические ответные реакции растений на совместное действие удобрений я гербг.цндов.

4.2. Сдвиги в белковом каталитическом комплексе н аде-нплобой системе (депенпр. рук. в BiiHüTSIlCX; с.с. )

'I. Пронина II.Б., 1993. ипзоологические ответные реакции растений на совместное действие удобрений и гербицидов.

4.3. Изменения в ц-iпи редущии нитратов и химическом составе растении (депопнр. рук. в ВШП1Т0ПСХ, o.e. )

2. Пронина II.Б., 199g• Физиологические ответные реакции расте-'ний на совместное дойстгзнс удобрений и гербицидов.

ч. 4. Проблема детоксикоцпи гербицидов а накопление их остаточных количеств а растениях и почве (депонор. рук. в ВШШТЭПСХ).

3. Там же.

ч. 5. Рель условий минерального пптанпя в проявлении фнто-тсксического действия гербицидов (креме эгсгс-прилонсенпя з таблицах); допонир. рукопись в ВИНИТЭИСХ

4. Пронина Н.Б. Регрессионный анализ фЕзполого-бпохнмичсскнх данных по изучению совместного действия удобрений и гербицидов 4-х химических групп па растения ячменя и гороха.-Сельскохоз. биология (в почати).

Ролписяио п по-.-хп, ;2.0*У.дЗ?ак.г.12. MIII1CII км. U.U. Горячхи-.т

Информация о работе

Пронина, Наталия Борисовна
доктора сельскохозяйственных наук
Санкт-Петербург, 1993
ВАК 03.00.12

Автореферат

Похожие работы