Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиолого-биохимическая характеристика действия на растения 2,3-дихлоризобутирата натрия и ретарданта на его основе-тебепаса

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-биохимическая характеристика действия на растения 2,3-дихлоризобутирата натрия и ретарданта на его основе-тебепаса"

ЮРОЖНСК7.0 ¡\ ГОСУ ДАРСТ ВЕНКЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ХОКАИНОВА Галина Николаевна

ФЙЗИ0Л0Г0-Ш0ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВИЯ НА РАСТЕНИЙ 2,3-ДШ0РИ30БШРАТА НАТРИЙ И РЕТАРДАНТА НА ЕГО. ОСНОВЕ- ТЕБЕПАСА

03.00.12 - физиология растения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Борон..-- - 1С94

Работа выполнена в лаборатории кафедры физиологии и биохимии растений Воронежского государственного университета.

Научккй консультант: кандидат биологических наук, доцент Г.С.Эрцели.

Официальные оппоненты", доктор биологических наук,

съедании специализированного совета К 063.46.05 по защите ;:,:;ссертацкй на соискание ученой степени кандидата наук при оороиежском государственном университете (394693 Воронеж, Университетская пл.,.I, госукиверситет, биолого-почвенный факультет)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан "22."_£ _1994г.

профессор Н.И.Якушкина; кандидат биологических наук, доцент А.Н.Ершова.

■Х/щак организация: Институт физиологии растений им. К.А.Тимирязева РАН

.та состоится

' гМЬ Л. 1994г. в 16 часов

Ученый се.хрг-тарь специализированного Совета, к&ндицьт биолы'м&с^их »куй,

I

И.Еараоьа

зоцек'г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы,

Широков внедрение интенсивных технологий при возделывании [ьскохозяйственных культур влечет за собой ряд отрицательных >рон. Известно, что при орошении и внесении большого количест-удоб рений, особенно азота, происходит полегание хлебов и гие негативные физиологические и экологические последствия. )орьбе с полеганием хлебов широкое применение нашли ретарданты, тружена возможность с помощью ретардантов повышать устойчи-:ть растений такязэ к недостатку водоснабжения и низшим темпа разам, особенно при предпосевной обработке семян СГринченхо, 1983, 1ченко,1993). Широко применяемым ретардантом является хлорхо-1хл0рид (CGC) и созданный на его основе препарат ТУР (60 % зрхолинхпорида). Однако применение ТУРа не всегда бывает дос-гочно эффективно. В связи с этим проводятся поиски новых IÎ3CTB ретардантного действия, более эффективных,а также менее ■ссичных. Перспективным соединением является 2,3-дихлорязобути--т натрия (ДХЛБ) и созданные на его основе ретарданты. Выбор йо не случаен: он обладает низкой токсичность» для теплокроз-х tJligQ БОСО мг/кг) и подвергается метабогизации, остаточные лкчестаа ротардэдта составляют для зерна 0,5 кг/кг (Schiller, 78), что не превышай? допустимая уровень да?г.з для CGC (Пруса-гл,1Э79), токсичность которого в 10-20 раз выхе.чвм ДйБ Celaи-р,;н ,К рпмор, 1976). Данная работа выполнена в рамках содружества . Укизарситвтом им.Мартина .Литера Галйе-Виутэнберг (Германия).

Цепь и задачи исследования

Целы> настоящей работа являлось изучение биологической .?:«поети ДИВ, a техно возчо:гностп применения комплексного ¡ïapnai-Tn на основе ДХПВ, CGC я эталона - Тебспаса на посевах

озимой пшеницы в условиях Воронежской области. Для достижения поставленной цели исследования проводили в лабораторных у с лов» на моделях разной сложности - от наблюдения за устойчивостью белков в растворе до ростовых моделей. В полевых условиях тупи влияние ретардантов на устойчивость к полеганию и зимостойкость озимой пшеницы.

В нашу задачу входило: 1. В лабораторных условиях исслодо-вагь влияние да Б в о равнении с CGC, в некоторых опытах с А.МО-1618, абсцизовой кислотой (АЕК), гиббероллином (ПО, индояил-уксусной кислотой (ИУК)_на: 1) рост и поступление воды в отре: колеоптилей пшеницы и отрезки стеблей этиолированных проростке гороха; 2) ризогенез черенков фасоли; 3) прорастание семян и foqr проростков фасоли, пшеницы; 4) влияние ДХ«Б на физиологи'

процессы: 'дыхание, некоторые стороны водного и азотного oi на; 5) на проницаемость клеток и устойчивость белков в раство П. В полевых производственных опытах в наау.задачу входило исследование: 1) влияние ретардантов Тебепас и ТУР на устойчивость к полегания озимой пшеницы на поливном и неполивном уча ках поля, структуру урожая и некоторое стороны азотного обмен-во флаговом листе и зерновках пшеницы на разных (¿азах формиро вания зерновки; 2) влияние ретардантов То бела с и ТУР на зимостойкость озимой пшеницы при обработке семян.

Научная новизна и практическая значимость. Отличительной особенностью работы было изучение нового ретарданта на разных уровнях: на уровне взаимодействия молекул препарата с молекул ми бейка, услокняющихся ростовых моделях (рас тяг ива ад о ся кле ки, ризогенез черенков, прорастание семян) до использования в практике сельского хозяйства на производственных площадях (от 20, 50 га и болоо). Установлен о, что й^Б обладает более сильн ретардетшм лелетвием на разннх раз тельных объектах- Впеу.з

- о -

■зано, что ДхйБ оказывает положительное влияние на некоторые юны водного и азотного обмена. Под влиянием ДМ Б снижается ¡нсивность транспирации,повышается водоудерживающая способ-■ь листьев. На разных растительных объектах (черенки и лророст-■асоли, растения пшеницы) ДХпЯ вызывает увеличение содержания юссовнх" аминокислот - аланина, пролина, гамкзамикомаслдаоя гота (ГАЖ), что сопровождается повышением устойчивости расте-к недостатку водоснабжения. Впервые показано существование (модействия между ДМБ и молекулами белка в растворе, что спо-;тв,ует повышению устойчивости молекул белка к тепловоз, щелоч-дературации и действию этанола. Все это позволяет говорить •олько о ретардантном, но и о стресс-протекторам действии

Показано,что ретардант Тебепас в условиях Воронежской облас-жазывает более сильное.чем ТУР, влияние на устойчивость к ггакии растений пшеницы, особенно, в условиях гОБЫленнсй '.ности. При предпосевной обработке семян под влиянием Тебепа- • з сравнении с ТУРом, обнаружено более высокоо содержание бел) Сахаров в листьях озимой пыеницы перед к после зимовки,что золяет говорить о его эффективности прл использовании для по-;ния зимостойкости' растений.

Проведенные исследования позволили предложить схему последо-эльностп влияния /(Ху1Б от взаимодействия с молекулами белка, 13 гормональная баланс, метаболизм на рост растений. Таким 230:1, полученные результаты дают представление о действии црдзнта и позволяют гозор1ть о перзпектавкости ого кспользо-ля как более эффективного и экологически чистого препарата. Апгсбзиия работы. Результаты работы были долог.оны на еетгод-отчэгных неу-ных конференциях Воронежского госунпверситета 32-1591); республиканской нзучиоп г.енфередцпп "Роа'гнэацня

генетической программы в ответе организмов на фитогормоны и витамины и в мутагенезе" (Вильнюс, 1986); на международных конференциях в Германии (Галле,198?, 1939); на 2.съезде ВОФР (Минск,1990); рабочем совещании; "Регуляторы роста и развития растений" (Москве 1991); 3 съезде ВОФР (Санкт.-Петербург, 1993); 2 Тимирязевской конференции "Регуляторы .роста и развития растений" (Москва, 1993). Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ.

. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

■Объектами исследования в лабораторных опытах служили семена, ' проростки, черенки среднеазиатской .Фасоли маш (phaseoius aureus ■ПохЪ.. ),. сбмена яровой пшеницы- (Triticum aestivumb) Харьковская : .этиолированные недельные проростки гороха (pisua sativum lJ ffcic.icram 7?. Растения выращивали гидропонным способом в темноте на свету при 25°С. В полевых производственных опытах исполь-и^зли семена- и растения озимой "пшеницы Таресовская 29.

Методы исследования. Биологическую активность ДХйБ определяли с помощью биотестов: на отрезках колеоптилей пшеницы (Бояркин, 1966),. отрезках-.-стеблей этиолированных n-роростках гороха (Бобко, Як-ушкина,1945); черенках .фасоли (Турецкая, 1975); влияние на прорастание семян .(Р'акйтин,Рудник,1966). Для сравншил в некоторых -■опытах использовали ССС, АЕК, АМ0-1618, этрел.ГК'.гШ.. Замачивание семян проводили в течение 4'или. 18-20 ч, обработку черенков в .течение 4 ч, .затем выдерживали на воде, интенсивность- дыхания определяли манокотрическии катодом-., в аппарате Барбурга (Васлав-ская.Трубецкова, 1964) и на полярографе lP-9 (Ж.ольц.Островскир;, 1975). йнтеясивность тренспирации по потере массы листьев (Блкто--ров,1983) через 5. мин и через 30 мин польз отделения их от черенков,' водоудерживающую способность листьев - по потере ;.<ассы через 5,30 и 60 мйн, твяко спустя 2; -\Ь; 3; 6; 8; 21 м 48 ч.

ределение общего количества бежа проводипл по методу Лоури owry et al. ,1951); активность прогеаз - методом Каверзнев он 379) с использованием в качестве субстрата гемоглобина. Фрак-онирование-аминокислот, органических кислот и Сахаров проводи-, используя ионообменные смолы КУ-2 и AB-1?. Хроматографическоа злеление осуществляли на бумаге (Хайс.Мацек, 1962) и на амино-слотном анализаторе марки ААА-8Я1 (Чехословакия). Активность [знлнамкнотрано$.еразы определял'/ спектрофотометричоски при 340 : (Тзденко, 1978). Определение содержания природных, ауксинов продали на черенках маша через 4? ц после начала черенкования о ¡пользованием хроматогра^ического разделения и копеоптйпьного ютеста (Кефали л др. ,1973). Модельные опыта по вллянию ЯКАВ на зокицаемость клеток проводили на высечках столовой свеклы (КлоКн,' тейн,1974), количество бетациакина измеряли на СФ-26 при*А=44Скм. :я наблсдения за влиянием ДХлВ на устойчивость белков в растворе пользовал! водную смесь ретарданта и молекул бычьего сывороточ-эго альбумина (БСА) путем выд врывания растворов tipa температуре j°c и от 40°С до 70°С. изменения в молекуле белка определяли по лекгру поглощения при ¿13-300 нм, а также по величине светорас-еяния (ТД) на спектрофотометра СФ-26. Влияние ДХлБ на устоячи-ость белков к тепловой денатурации определяли также на дрогалвой' нвертазе (Sacoharorjyces cerevisiae ). Опыты проводил»! в трех дологических, четьрех аналитических повторностях. Всспроизводи-ссть опытов, трех-пятикратная. При математической обработке спользовали статистический критерий Стьюдента.. ■ •

Полевые производственные опыты проводили в течении 1987-1990гг. с.Ну.кольсксе Зоронакскок области (совхоз им.60 лет СССР). Расте-ля озлхоя гаек.йю Тарасовская 29 опрыскивали в фазу кутания в ;987 году ретардантом Тобопас (2 кг/гй) на пяооэди 20 га.йстаяь-

нус часгь поля ретардантом ТУР (6 кг/га); в 1989 году: ретардантом Тебепас (2 кг/га) на площади 50 га, ретардентом ТУР (2 кг/га на площади 67 га. Предпосешуе обработку озимой пшеница проводили в 1988 и 1989гг. путем полусухого смачивания сомян в раствора: ретардантов. Расход Тебепаса'составлял 2 кг, ТУРа - 6 кг на тонн, оемян.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Испытание 2,3-дихлоризобутирата натрия на биологических тестах. При изучении нового биологически активного соединения целесообразно его испытание на биологических тестах,представляющих собой' модели разной степени сложности: отрезки колеоптилой пзюницы и стеблей этиолированных проростков гороха, черенки фасоли и семена (Турецкая, 19S1,1975). Наиболее распространенным йкотастом при скрининге физиологически активных веществ является и ¿начинание сомян и наблюдение за йх прорастанием.. Обработка се: растворами ССС и ДХИБ вызывала характерное для ретардантов юрмокение роста гипокотилл, a npi снижении концентрации растворов - стимуляцию роста корня. АМО-1618 и этрел обладали более сильным ингибиторным действием, они .в равной степени тормозили рост кор!я и стебля. ЙУК в'высокой концентрации ингибирОвала рост корня и гипскотиля; действие ГК достовзрло но проявилось. Влияние ретардантов на равные культури проявилось с неодинаковой силой:.действие ССС в большей степени отразилось на пшенице, а ДХИБ -на меда. Длительная обработка сомт каша ( 18-20 ч) раствором ДХИБ. 1.10"^ Моль/л, необратимо ингибировала рост стебля: npi выращивании и в темноте,и на сьоту месячные проростки погибали, не раскрав семядолей.

На у" о роняющихся черенках фасоли впиянио проявилось в характдрЦом увеличении зсиы ризогвнеза ч образования множества

- ? -

:ней, ГК вызвал значительный рост эпикотиля, ДХ«Б и ССС прояви-различные свойства (табл.1). В отличие от ДМ Б ССС оказал

Таблица 1

Влияние регуляторов роста на укоренение и рост недельных черенков маша, % от контроля

: Регулятор т. ^Концентрация Прирост эпикотиля Л лин а зоны ризо-генеза "Количество : корней : Длина корня

Д/<Б 1.10~2 Моль/л 20 17 22 ■ 42

ССС 1.10"2 Коль/л 93 133 155 • 194

Гиббе ре л лин 20 мг/л 177 41 34 ' 100

/УК 50 м г/л 74 145 мётка 53.

корней'

томительное влияние на образование и рост корнай. Дальнейиие зледования показали, что влияние ДмБ зависело от концентрации.

1 сравнительно низких концентрациях (5.10"^ - 5.10"^ "оль/л) : не отличалось от влияния ССС, при возрастании концентрации 1.10"^ Моль/л наблюдалось резкое торможение роста • эпикотиля.

Наиболее чувствительными к действию Д«Б оказались листья. ■1 высоких концентрациях (5.10"^ Моль/л) влияние препарата отмоюсь визуально уже через 2-4 ч и выражалось в вликастии листьев, те - в появлении некрозов и подсыхании листовой пластинки, иная с кончика листьев.

Удобной моделью для выявления регуляторных свойств изучаемо-препарата являются растягивавшиеся клетки, 20-ч инкубация геоптилей в растворах ДХ/iB разных концентраций кривела к умень-!ию длины отрезков колеоптилей. ' итрезки приобрели бочснкосбраз-

з форму, но сохранили упругость. Следует отметить отсутствие •личности ДХ«1Б: даья насиценчна распор (0,571 Мопь/л, т.е.

102,2 г/л) не вызвал гибели отрезков. Ингибиторюе действие ДХй при сокращали срока инкубации с 18-ти до 4 ч проявилось в боль шей степени, чем ССС (так, прирост колеоптилей под влиянием ДХй составил ZZ%1 под влиянием ССС - от контроля). пУК.увеличи вал прирост колеоптилей .в 2-3 раза, стимулирует их дыхание (Яку кина,Кулакова, 1968). Интенсивность дыхания колеоптилей поело полуторачасового пребывания 'в растворе *1УК возрастала до ibl % сравнению с контролом, под действием ДХйБ наблюдалось небольшое торюжение дыхательного процесса (86 % от контроля). В отличие колеоптилей, торлошше роста отрезков стебля этиолированных щ. ростков гороха под влита ион ретардантов было выражено более чет но чароз 4, а' через 22. ч, что сопровождалось снижением поглощен -оды.-

Таким образом', на биологических тестах проявилось "ан.тиаукс :л.ур" действие ротарданти" ,■ более ярко выраженное у ДХйБ.

. 2, Влияние 2,3-д1«яор!гаобутйрата но физиолого-биохикические нроцзссы в укбрдалювдися черенках фасоли. Поскольку на черенках ны н сб люда га подсьссание листьев,, особое внимание было обра щоно на показатели водного обмена. Через 4 ч после помещения че рзнков в раствор ДХшБ не было обнаружено изменения в содорканни общего количества воды, но дьмотно снизилось содерйанио фракции так называемой, "свободной" воды и возрастало количество воды не ' извлекаемой данз 30% раствором сахарозы.

Интенсивность транспирации под влили йен ДХЛБ снижалась (табл.2). Снишние интенсивности тредспирацпи могло быть вызван ■рядом причин,, в том числе закрыванием устьиц. При визуальных . наблюдениях' за степени) открытости устьиц но обнаружилось разгп ЧИП пойду опытный (ДХйБ) и контрольным вариантами. Поэтому в *<•. чесгво второго контроля использовали черенки,обработиише раст-' вором AEi. Волоуд0рийв£шг.г1Я способность г.ле?.'-ю о impauo 60. ш»

Табетца 2

Влияние ДХйБ (5.10"^ йоль/л) на интенсивность т ран спи рации свежих и завядавших листьев черенков маша, мг/г сыроп массы.ч

лнтен сиен ость транспирации листьев

рианты свежих завядающих

через 2 ч : через 4 ч через 2. ч . : через 4 ч

)нтроль 470+30 330+20 427+24. 343+32

«Б 360+30 120+30 345+68 110+18

от контроля 77 37 81 32 .

¡едичилась под влиянием АЕК в большей степени, чем-.-у ДХЙБ. В это земл потеря воды могла определяться степенью открытости устьиц, зрез дза часа водоудергшвакцая способ:-!ость листьев увеличилась )д влиянием ДХ11Б и АБК примерно одинаково (рис.15,что позволяет зедполагать иную причину влияния ретардснта на поияенио эодо- . 5еру.ивав1грЯ способности листьев, чем регуляция уетьичннх дпигениП.-

отеря воды,

от к сн г роля, .

контроль ((

ДХ'мБ __

■ А К/-

! 1 . 1 .. ». 11 .1 1

бкии ЗОкик 1ч 2,Ьч Зч 21ч 48ч вромя

по. 1. Зододдержизасяая способность листьев черенков мвза (после 70 «вн. ввдеряивйния черенков в растворах ЛХПБ -И0"£М, АГл - 20 мг/л, контроль - вода). .

Увеличение водоудераивавщой способности клеток характерно для реакции растении в ответ на стресс и могло объясняться адаптационными изменешшш метаболизма, в частности, повышением содержания низкемопокупярных соединений. Под влиянием ДХИБ в черенках содоркание окс^лага,цитрзта,малата снижалось в сравнении с контролем в первые 4 ч, а затем возрастало примерно в два раза. Зо-дороание глккозу и фруктозы возрастало в сравнении с контролем в первые 4 ч, в последующие двое суток снижалось количество глкжо-

Уменьшение под действием ДХИБ вах:нейших метаболитов ЦП", в ■л-1;:;о 4 ч, по-видимому, могло связать с накопленном в этот пе-

лаких аминокислот, как аспарагиновая, глутаниновая и и* ами-.Гч-иио возросло через 4 ч' в листьях и стеблях :чаренков содер^ ¡.«г,1 С~;ьтанствз аминокислот, крдао триптофана. Для большинства ■ ■'■/ '.-..¡¡слог количественное преобладание в опытном варианте над .. ;рога,било временным, через 48 ч их содержание примерно •

4..!;.-; с л/, но в стеблях опытных черенков оставалось более высо-ип. : " изстоо мутамина и г лут аминов ой кислоты.аланина, пролива, Подобные резкие изменения могут говорить о неспз-• ,стросооаом характере действия'ДХйБ, том более, что

усояиивапось оодораетио таких аминокислот,ншссляенио которых, обычно сопрсзрГчДаотся замедлением ростовых процессов'и происходи в окст.ромальных условиях с рода (Брит».;?.г.и, 1975, 2эвяксва, 1903, Зэмпянухин.Иванов,-1588). Эти аминокислоты называют "строссосыми", счпгаэтся,что они повиааот устойчивость растении к;;епсттш стрессов различного рода. Заметного водгия но содор;/.а:шо ауксинов- В черопках мажа Не обнарупано.

3. Вяавнио И.З-дахпоризсбутирзта натр)я но мотсЗояиа-г ирорастакадх и пр^о'тез. Актвгсге.я «¿г-бодзк« в соноиах нсгсвтЬтся нраиипоски •• с:пого и'.гаря ца«;ухон.>я,когда ьо/кчссч-во погяоцс.шои с::.: г -о нргцозео» .--"л«

- и -

ров,1076, Аскоченская,1982). Поглощение воды семенами маша в растворе ретардантов в первые 4 ч шло более интенсивно,чем в воде. Длительная обработка ДХйБ (18-20 ч) приводила к снижении поглощения воды. Под влиянием ДХйБ, в сравншии с контролем, интенсивность дыхания семян маша в первые часы набухания возрастала, затем постепенно снижалась,а после 20ч наблюдалось тормоие-нпе поглощения кислорода примерно в два раза. Влияние ДХЙБ на степень протеолиза зависело от продолжительности замачивания семян. На первом этапе прорастания содергднио болка под влиянием 4 ч обработки ДХиБ в семядолях во всех опытах снижалось быстрее, чем в контроле. Длительное замачивание вызывало тормокение распада белков. Соответствен;о при кратковременной обработке ДХйБ семян наблюдалась активация протеаз, а при длительной - торможение. Активирование протеаз npi 4ч обработке семян ДХьБ сопровождалось как уменьшением количества белка, так и возрастанием свободных аминокислот в семядолях маша.

В прорастав ад семенах,как и в черенках мгаа,в перглго часы и сутки прорастай.1л практически во всех спнтау. возрастало содержание цистенна и стрессовых аминокислот. 3 3-х дневных проростках суммарное содержании свободных аминокислот в семядолях било ¡значительно нияе.чом в гипскотилях и корнях (pic.2). Здесь такг.о сохранялось преобладание цистспна и неяоторех других аминокислот (р'лс.З). После дг.1тольнс'Л обработан сомл) раствсрс! ДХ/iB измено-г'ь'я в содержании аминокислот ярко рцраяеды в гкпсяотигях-.гдо наиболее сильно проявилось тормстенпа роста. В небгагсприятйнх условиях накопление а л си сна соипадаот с усилением активности ала-иниат«отрансферазн (Алехина .Шйрзовз, 19Г-5 ). В сезонах иаса через Î ч после начала набухания в пода з::тпгнссть алси,.на:г.:нстранс,1о-рази практпчэска но проягялзсь, на слодуг,:.'.;:! лень она достигал а пс;:бслгтеГт в<-г.гп!!»н ,о котогсл слр-,опл р-г- спад активности,

- и

H о

с! fc: ri

ё а

Ä И

■ н. »u

И "Li

itài.

к

I ui -s:

M 'Li— и

« м

Iii ; ."Г

H 'Ù_i

ООО О 3 о оо о о о о оо

С) Щ Vf M О (Г Of w О Ct И

IM N с\! *М IM ,-и.—t

d

-

O ■—* в,-

oí

o u o

Г! И o o

•O p-

1

m

il Й и

ra w № »

1-

X o M

а o -—,

&. n o

o EL t b a и o

o K' с Я n f

ü O u

X tí CM

O C3 o --—

a> u. ir»

n: Ï- .ta

H 4 t^

"U 1 o O

X Ï4 i.*

o

ч ab í i i.

o

С ) a 13 r

(X.

i

f*

o

o и

U

o к;

'•¿.'ÍV'^V-'

o C7

& ti с /

X rí

u

ti С 5

O

V) Q.

a O U.!

¡-1 •

o

»

. c> 'Л

o Г <J 1v t

ÍJ r O

СО t i.

PJ

ti f* £ '

O o

t ?

* o

o, ^'J íj-

r

па тропи сутки «горстация наблюдался новнп псдъсм aitr.mccïïî (Гвр«е-кта,0 яатзм снихонив (рис.4).

с у т s: ч гсг.4. 'Везяикз ,шп на активность аяан1*ча::;яготpr.ac-;ер :v:s в сенлдояя:: :""i:a

1 - ксшроль,' 2 - Й»В (4 часа), 3,- дав (Р.О чиссз)

Спел » новая no.îxcf актигаоств эгатншэг,;котр.тс$орги,по-:!::,;!',{о-:•;/.ло:-ло. объяслпть сгаюз речи рлннь"; печплп";'"';го?

ч::. нптсгно.что апппшачЧнотрнс^ераза содержится т : г с з с т , ч -.л'чдрилх н nçposciicc.iax (йзтяплсзДГЛС). Послу д-пс.-инсп - Jcrr.'.i ротзрд-ято:! поргвП пик ахтппюзгл v.g прел: лг-чт.но чп ■ '- -?,yr:-::¡ прссчЬ'Пггня тибопзэ вуссчая активность чггр.-.чгч iic-í.v:-- 1 oh з îîVcîî ;-'Чр::аито. Содорчание сахарозы в еэ:!лдслг:

. 'i ч и в псслодухскэ сутан вЬэрзсгэло.'в срапнечч:: с гентр'гч. еодерччино фруктозы всегда было почти в 2 рвэа лиг-).

В г. mm о ротгр/гптоз на препшг-е^езть кпотсп •* устопт/.пгсть '-•".с-л -s растгорз. иззосто.что ¿сПстгло рлдв ^зг.сг.ег.гпсг.и ак-

'ч; .:сздкп'"".;Л с-злзечо с ■»:: злили:;:! :¡a ;:с::С>г.чч1. ¡I uitwc". «ti ' ! ''ччч: чз :;сг'"л:лпдс:) столсгоз сгч:г"-: д-:Пст~ :с длдч : ■".:?.r"?|¡T''i

на'проницаемость клеток было различно: под влиянием ДМ Б проницаемость .в сравнении с контролем (вода) возрастала,• под влиянием ССС - снижалась (рис,5), Вшяние ДХИБ на проницаемость в значи-

í'íío.D. В киши а ретардантов на выход бз тациан;;на из высечек корнеплода столовой свеклы

-Я;:: ¡.г.шагной гемпаратуре (19-20°С) кощантрацнл ДХИБ 5.1СГ2 l'^ti/r во всех сайтах вызывала увеличение прснкиаемооти.' при бо-ьго ипгг.оп концентрации. (от 1.10"2 до 1.1СГ5 Ноль/и) ДХиБ но скй-циаи влияния или несколько тормозил в их од бэтацпат:на в растор; В контроле изменение температуры воды в сторону понижения до 10°С i! повышения до S5-33°C и 50-53°С и ¿раиши:н с i;ci-иагноЯ (20°С) увеличивало проницаемость Kuro:;,ccotíoinio прл высокой геипорегурэ. Шрабогка ДХИБ (5.10"^ Моль/л) попыекла проницаемость клеток hpi комнатной и высокой -температуре риегьора, но резко спазма npi Ю°С.

. Изменения в проницаемости мембран могут быть связаны с дэяст-висм uosotivea lur.oc родственно на о'ез.ли. Модельной сисгомсЯ,»»»'-

рушеП взаимодействие растительных белков и Дуй Б слутила водя смесь ретарданта и молекул БСА. Выбор белка объясняется том, о строение молекулы БСА и ее свойства довольно хорошо изучены, молекуляршэ основы взаимодействия вечкзств но имеют Прннципн-ьных различий, [юд влиянием ретарданта увеличилась устойчивость лекул ВСЛ при нагревании до 50 и дам до 60°С, о чем коздо суть по Езпичппе светорассеяния, которая показывает стопонь агра-

мьлекул (Коли, 1263). Влияние ДХЛЕ на устойчивость молекул ¡Л к тепловой денатурации было вырачечо сильное,чем для таких тардантов как ССС и AII0-1G1F (табл.3). Стабилизирующее дейстсне

. Таблица 3

Влияние ретардштов на устойчивость молекул БСА к тепловой

денатурации

Варианты

Т, при Л = 300 нм, %

20 С

50 С

60°с

ja+hgo, контроль 90,7

:а+ссс 85,3

:а+а"0-1о1э 84,8

]а+диб 87,0

73,5 79,5 63,7 85,0

4,5 22,9 32,4 65,0

ii'iB при 40 мин прогревании растворов зависояо от кснцснтрац'/.и этарданта и было хорошо заметно при соотношении от 200 до 50 олокул ДХ'иБ на молекулу белка.

ДХйВ стабилизировал молекулы БСА и к денатурпрус:ц:му дс-йствнп тснола и подщелачивай'.!» раствора до рН=8."

Устойчивость бей; ов к тепловой дензтуроппн посшает рад ссо-

содсг*"<".:::; тятрнЯ: капрыат иагр::я, х?пра? гмтг^л v др. j,IDB3), но :ш«ю ДХ*1В ¡:сл;.зя. свести т. со.-ог;.': г-'-егт ■■ •¿лул • "'iTp'.i.'-, -а'.'.. crj,,.. а v. им.-', егт'1-

тах было выражено значительно слайш.чем в концентрации на порядок больший, чем. ретардант. Стабилизирующее действие ДхИБ проявилось в повышшии термостойкости и дрокаевой инвертаэы (бета-фрук-тофураноэидаза.),которое наиболее сильно наблюдалось при кснцент-рации 1.10 Морь/п. При последовательном разбавлении-раствора ДХЛБ,. его действие ослабевало. Влияние ССС и АМО-1618 не проявилось в диапазоне концентраций от 1,5.10'^ до 2,5.10"^ Моль/я.

■ 5. Применение ретардантов в практике сельского хозяйства.

■ В полевых- условиях изучали- в сравнении с ретардантом ТУР действие ретардонтной смеси, в .состав которой входят ДХйБ.ССС.'и этрол (Echillins,Eckert ,.1980>. первоначально эта ретардштная смесь .-(':;■,а обозначена- как 2081, .затем-после соответствующих испытаний

¡: >;орабогки стала выпускаться фирмой"Б'иттор^ельд (Германия) под -•.••-.it'öhbou Тебапас! К настоящему вреисни ввсок&я эффбк-тишость .\.\-:<аса показана в ряде стран ЕооточнопЕвроны (Beßchov et ai., !-.5?.7',Waitthife8 et ai.' ,i93^Andpzfe;}ew«?ki,DoF«gpwpi:ft, 1990, Margit, '.''SO}. Виоасая. эффективность Тебзпаса на посбвах озимой пшеницы проявилась иву с лйвиях Воронежской .области в 1985-1990гг. В производственных опытах . -прореданных в совхозе им.60 лет СССР в 1987 90гг сравнивали влияние ТУРа и Тебопаса при опрыскивании рютенпг в фазу кущения и npi предпосевной обработке семян. При опрыскива-

■ пни в фазб кущения озимей пшснииы Тарасовская 29 ретардантом ТУР , '■ (6 кг/га) на поливном участке полегло около 7D % .растения, Тебе-

пасом (2 кг/га) --'25^30 %, на участке поля баз полпва полегло .соответственно. 30 и 5 Доедливым летом 198Эг на, пола .обработанном ТУРсм, полегяо .60 7, а Тебепассм - озоло. 15 %, причем на бол! шей части поля (60 га) полегания не было совсем. Хорошо прояви. • лось впишйе. Тобопаси в сравнении с ТУРом на торяоет'нии роста nuaiQro могиоузлня,повылаигп-содарг;ания Б нем сухого ьацзства и золы. Урожая зерна с обрабогепшх ТУРоч гастс.-гиЛ состав:!и 39,2

'га, Тебепасом - 42,1 ц/г а. Ваето.что после обработки Тебзпасон ;ло возможно прямое комбайнлровиние пшеницы, тогда как ТУРом -[здельное, что вызвало дополнительные затраты. Повышение урожая >оисходило за счет увеличения количества зерновок и их массы.На гасгке без полива вес зерновок у растений,обработснных Тебепа-;м, по сравнимо с ТУРом был незначительно вша, однако можно >ворить о более высокой пищевой ценности зерна, так как уволичи-)сь содержание не только суммы ам/нокислог (после гидролиза бел-)в) (7229 - у Тебепаса, 6254 мкмоль/г сырой массы у ТУРа),но твное, доля аминокислот незаменимых (2310 мкмоль и 1522 соот-этственно). Не было обнаружено различий в содержаний белка в зрне в опытах 1937-8Эгг..

Определение содержания свободных аминокислот в флаговом листе зерновке на разных ^азах развития зерновки пшеницы показало по-Здмтельноо влияние Тебепаса. В $азу Сорбирования зерновки более ясским содержанием свободных аминокислот характеризовались <1стья растения, обработанных Тебепассм. Влияние Тебепэса на со-зрнанле стрессовых аминокислот проявилось аналогично действие (у!ь, что позволяет говорить об общей тенденции его действия на овышенио устойчивости растений к не/;остатку водоснабжения.- Зго 2ало подтверядецхв в вегетационных опытах Воробейкова и полевых опэхиноя и Филатова в КьлСХ ЦЧО им. Докучаева в 19В5-1935гг.

Перспективным способом использования ретардантов в сельском озяйстве является предпосевная обработка семян,позволяющая ловчить зимостойкость оз»мых культур (Артшин и др., 198б,Воробзккор, ричко, 1983). Под влиянием и ТУРа и Тобепаса при предпосевной С работке семян гибели посевов не наблюдалось в благопрэятную иму 1988/89гг и неблагоприятную '1Э39/90гг (с морозами, без снек-ого покрова, резкими колебаниями температуры). Однако мота о го-огэть- о ("одыпея г>^охтигоооти Тебепаса, тек,удержание белка з

листьях пшеницы осенью и весной,после зимовки,было выше под вл^я нием Тебепаса (табл,4), почти в 3 раза было выше содержание рук тозы; содержание сахарозы, глюкозы и воды пример-ю одинаковым.

Таблица 4

Содержание белка в листьях озимой пшеницы после перезимовки (обработка семян)

Варианты мг/г.сырой иасси ; мг/г сухой пассы

] 3.1У.1989г. : 28.Ш.1990г. : 3.1У. 1989г. : 28.Ш.1990г.

ТУР 29,44+3,63 15,40+-0,38 5,44+0,67 3,33+0,14

Тебелас 40,29+2,97 21,60+0,83 7,74+0,Ь7 4,80+0,23

Определение' содержания аминокислот в листьях пшеницы перед ^;мовкой'но выявило значительных различий в действии ретардантов но следует отметить высокое содержание пролина, что может бить связано с его антистрессовой ролью.

Таким образом мояио говорить о целесообразности обработки семян Озимой пшеницы ретардантами и предпочтительное« в этом отношении Тебепаса, о чем свидетельствует не только более высоко содержание таких ваших метаболитов как сахара,белки ,но и доза препарата .которая прт обработке семян тшници в Э раза пике,чем ТУРа. Предпосевная обработка семян озимой пшеницы не пропятствус в дальнейшем полеганию растений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сопоставление результатов исследований .проведенных на трех усложняющихся ростовых моделях .выявляет общую закономерность: торможение роста стебля,часто.сшиуплцию корня; из физлолого-биохимйческих процессов во всех объектах наиболее заметно шшяш на водный и азотный обмен. _ Следует подчеркнуть,что в разных рас тельнЫх обьекЮх пес ли обработки ДХйБ-через несколько часов воз-

астало содержание аланкна,пролина,ГАЖ и некоторых других амино-ислот,накопление которых характерно для стрессовых условий и аправлено на адаптацию растений к меняющимся условиям среды.Клю-евая роль в осмотическом приспособлении растений к синтезе пробна отводится АЕК (стресс —тургор —глутамат—»- пролин) Шезякова,1У87). Наиболее известна роль А®, как антистрессового актора при наступлении водной недостаточности. Зто позволяет говорить о том, что изменения метаболизма, в дшном случае азотного бмена.под влиянием ДХ/iB могут быть связаны с изменениями в гор-снальном балансе. Модно считать доказанным, что влияние ДХ^В на :ост стебля связано главным образом с мигрированием синтеза и 'ранспорта гиббереллина в растении (Podiesak ,l977-,3ohüier ,1978; >t-to,Schilling ,1984;Sesehow,Schilling,Eckert ,1990). Но эго.по-вдимому, не может являться первопричиной действия "УйБ. Доказы-татся это в первую очередь тем,что под влиянием ДЛБ уке через 1есколько минут изменяется проницаемость клеток,то есть в то вре-'я,когда это е:цэ не могло быть обусловлено изменением гогасналь--.ого баланса. При низкой (10°С) температуре, когда проницаемость ; леток возрастала в сравнении с 20°С, ярко проявлялось стабилизирующее действие ДХпБ. Стабилизирующее действие ДХ.чБ проявилось ;а макромолекулах БСА в растворе по отношении к тепловой денатурации, действию этанола, небольшому подщелочи ванию. Еще нагляднее проявилось влияние ДХ«Б на активность бета-fрукто$уранозпда-г:; дрогакей, при этом максимум активности фермента заметно сдвигался в сторону более высоких температур. Последнее такче говорит в пользу взаимодействия молекул ДХ«В и белков и повышении- благодаря этому "жесткости" бельевых молекул и их меньшей подвикности." возможно, что уменьшением подвижности молекул при высок ей дозе

объясняется и наблюдаемое нами тормокедие активности Протеаз, пплнинаминотрансферазы в первые часа прорастения семян.

Подводя итоги-изучению причин биологической активности ДХЛБ, мояно представить следующую цепочку событий*, при взаимодействии иояекул ДХИБ с молекулами белков понижается их способность к кон-фррмационной.подвикиости, возможно также, что при относительной высокой концентрации, ДХЛБ оказывает влияние на состояние воды, в первую очередь входядей-в состав мембран, а такие'окружающей . белки-. Таким образом можно говорить о высокой ретардантной и с.тресспротекторной эффективности ДХ/1Б, превышающей действие ССС, что относится и.'к'ретарданту Тебепас. Важно отметить, что'расход Тсбопаса в 2-Э раза меньше,чем ТУРа, 'а токсичность ДХйБ в 10-20 рая пита, чем ССС,-что'позвопяёт рекомендовать использование ДШ » т ..'уардантнйх смесях,' как эффективный и экологически чистый пре-

'■''". В ¿¿ВОЛЫ

L По.;йзойа. высокая ретардантная, активность 2,3-дихЛоризобутира-•'ти натрий на баотестзх разной, степени сложности - растягиваю- плетках, ризогенезе-черёнко-в фасоли и прорастающих семенах паиа.'При" кратковременной закачивании • семян мааа тормозится рост гипокотивя и стимулируется рост корня," чзрез три-четыре иадешн т.ормркэ'ние-сглЕЩИваэтая. 'Длительная обработка тормозит рост гипокотипя необратимо.

2. Всйяшш 2,3-дихлоризобутирата натр)я на физиологические процессы зависит от длительности воздействия и концентрация:

.. кратковременное воздействие .и низкая концентрация стимулируют интснсишость поглощения, кислорода, активность ферментов,боле высокйе дозЫ оказывают ингибирующее'' влияние на эти процессы.

3. Под.влиянием 2,3-ДИх лорязобутирага натрия и Тебепаса увеличивается содорщниз аминокислот, особенно повшьпялх устоячи-

.вость рзстонш! г. строосам: апиийна.прошт.ГАмС.

Год влиянием 2,3-дихлоризоб.у тирата натрия снижается интенсив-кость транспирации,увеличивается водоудерживзхлая способность листьев и стеблей черенков маша.

Згияниа 2,3-дихлоризобутиратз натрия на Проницаемость клеток зависит от концентрации и температура раствора: высокая концентрация и температура повышают проницаемость клеток для бе-тацианина, низкая концентрация и температура - сникают. • 2,3-дихлоризоб.утират натрия проявляет стресспротекторнов действие на молекулы белков в растворе, повышая устойчивость к тепловой денатурации, изменению рН в щелочную сторону и действию этанола.

Ретардант Тебепае препятствует полеганию растений озимой пшеницы значительно сильнее, чем ТУР;

Предпосевная обработка семян ретардантом Тебепае повышает зимостойкость озимой пшеницы, увеличивает содержание в листьях Сахаров и белка перед и после зимовки, но не препятствует в дальнейшем полеганию растений.

Применение Тебепаса повышает качество зёрна за счет увеличения содержания аминокислот, особенно незаменимых.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации. Г.С.Эр,г,ели, Г.Р .X олеинов а, Е.А.Сидорова, Г.Силли^г. Влияние ретарданта 2,3-дихлоризобут-ирата натрия на прорзстакио семян/ маша и яровой пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. 1955.т. 17, 6.-С.-585-593.

Г.С.Эрдели, Г.Шиллинг, Г.Н.Хожаинова. Некоторые особенности физиологического действия ретарданта 2,3-дИхлоризобутирата натрия // Биологические науки. 1986. № 1.-С.82-85. Хоилжова Г.К. .Зрдели Г.С. Влияние фитогор-

г.'оксэ к рета^-днтов ич ведаая рея.« рчстшкЛ V Тез.докладов

республиканской научной конференции. Витамины и фитогормоны в растениеводстве.-Вильнюс.-1986.-С. 111-112.

4. Хожаинова Г.Н.,Эрдели Г.С. Влияние 2.3-Дихлоризомасляной .кислоты и ее натриевой соли на прорастание семян маша // Деп.

. ВНйЙТЭЙ-агропром ff 374 ВС-86, 7с.

5. Г.Хожаинова, Г.Эрдели, Г.Воробейков Г.Филатов, Г.Шиллинг, С.Отто. Влитие ретарданта Тебепас на повышение устойчивости .зерновых, культур к неблагоприятным факторам среды //pflanzen-produktionsforechung. Halle-Wittenberg ,1988; s.143.

.6. Г.С:Эрдели, Г.Н.Хожаинова, Л.Н.йванов, Г.Шиллинг; С.Отто.

Влияние 2,3-дМхлоризобутирата натрия на'водный режим растений// Физиология'и биохимия культурных растений, 1989, т.21, ti 1,-С.75-80. '

7 Г\С.Эрделн, .ГЛТ.Хояаинова, Г.Шиллинг. Влияние 2,3-дихЛоризобу-гирата натрия на метаболизм прораота'юдах семян маша// Биологические науки. 198Э. ff-8.-С.72-75.

П. Г.Н.Хожаинова, Г.С.Эрдели, Г. А.Воробёвдов, -Г.Шиллинг; Повышение .устойчивости зерновых культур-к нобяагопртятным факторам срэды с помощью ретарданта Тебепас-// Teä.докладов Второго съезда Всеросс,общества, физиологов растений.-Минск.-1990.ч.Г1.-С. 226;' \ ' .

9-. Г.С.Эрдели, Г.Н.Хойаинова, В.Г.'Артюхов, П.Е.Нашлпнская, Г.Шиллинг, регуляции клеточной активности и устойчивости белковых Молекул с помощью 2,3-дихлоризобутирата натрия // Там не.С.240; .

10. Galina ß.Eiirdeli^Galina N.Khoahainova,Günther Schilling, Steffen Otto, Untersuchungen zum virkun^smechunisraus yon Hat iuiii-2,3-Dichlorisobutyrat (ÜGXB-tiaj./'/i/achstumcreüulütoren. Halle/Saale,1990.S,164-168.

- СО -

1. Г.С.Зрдели, Г.Н.Ускаинова, Г.Шиллинг, В.вербах. Поступление нового ретарданта - с,3-дихлоризобутирата в растения,его внутриклеточная локализация и влияние на водный обмен //Физиология растений. 19,91. Т. 35, вып. 2. -С. 3G5-370.

2. Г.НДожаинова, Г.С.Зрдели, Г.'шиллинг. Применение нового ретарданта Тебепас для повышения устойчивости озимой пшеницы// Тез.докладов Регуляторы роста и развития растении.-Москва. . 1991. -С. 105.

3. Г.С.Эрд'ели, В.Г.Артюхов, П.Е.Кашлинская, Г.Н.Хожаинова, Г.Пиллииг. Влияние нового ретарданта 2,3-дихлоризобутирата натрия на проницаемость клеточных мембран и устойчивость белковых молекул // Там же,с.21.

4. Г.С.Зрдели, Г.Н .У окаикова, Г.шиллинг. Лзобутиратн - новый класс ретардантов // Воронек.лзд-эо ВГУ, 1992.160с.

5. Т.Н.Попова, Г.Н .Уожаинова .Г.С.Зрдели.Л.А.Миркшиченко,

а .3 .Казначеев, Г.Шиллинг. Влияние 2,З-дихлорпзобутирата натрия на процессы синтеза "стрессовых" аминокислот при обработке семян растений // Тез.докладов 3-го съезда Всеросс.общества физиологов растений. -С. -ьетерберг. -1993. -т.7.-С. 703. -6. Г.С'.Зрдьли, Г.Н.Хомиикова, Л.'Г.Епринцев, Г,Шиллинг,Х.Бешоу.

Л {

Распределение 14С-дихлорнзоб;у тирата натрия в проростках маша и его влияние на метаболические процессы // Тез.докладов 2-й' Тимирязевской конференции Регуляторы роста и развития растений.-Москва.-1993. -ч.П .-С. 155. .7. Г.К.Уожаинова, Т.И.Попова, Г.С.Зрдели, Г.А.Воробеяксв,

Г.Шиллинг. Влияние 2,3-дихлоризобутирата натрия на накопление стрессовых амин ск и а лот, рост и устойчивость растений-// Там т.е. С. 164.

Злллз 115 or l.J,04„3i г. йр. 100 й-ораат.60 -..SO 1/16. Сбьсл 1 п,л. Офсезагя лаборатория БГ/.