Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиолого-биохимические основы адаптации растений к стрессам

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-биохимические основы адаптации растений к стрессам"

КИШЪКИЙ УН1ВЕРСШЕТ 1МЕН1 ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

г

На правах рукопису

КОСШВСЬКА 1рина Василгвна

Ф1310Л0Г0-БЮХ1М1ЧН1 ОСНОВИ АДАПТАЦП РОСЛИН ДО СТРЕС1В

03.00.12 - $гзгологгя рослин

Автореферат дисертацН на здобуття паукового ступеня доктора б1олог1чних тук

КИ1В - 1997

Дисертац1ею е рукопис.

Робота виконана у. в!дд1л1 ф1тогормонолог1х 1нституту ботан!ки 1м.М.Г.Холодного HAH Украхни та в1дд1лах троп1чних 1 субтроп1чних рослин 1 алелопатП ИБС 1м.M.М.Гришка HAH Украхни.

Науковий консультант:

доктор б1олог1чних наук, професор МУСАТЕНКО Людмила 1ван1вна

0ФШ1ЙН1 опоненти:

доктор бхолоПчних наук, професор КОСТИШИН Степан Степанович доктор б!олог1чних наук,' професор ГУДКОВ 1гор Миколайович доктор ОЮлоПчних наук, професор ДМИТР16В Олександр Петрович

Пров1дна установа: Дн1пропетровський державний ун1верситет

Захист дисертацП в1дбудеться 2 липня 1997 року о 14 год. на зас1данн1 спец1ал1зовано! Вчено! ради Д 01.01.07 для захисту ди-сертац1й на бюлопчному факультет! Кихвського ун1верситету 1м. Тараса Шевченка за адресою: Ки1в-127. просп.акад. Глушкова, 2, ауд.215. Поштова адреса: 252033, -Кшв-ЗЗ, Володимирська, 64, Спецрада Д 01.01.07 бЮлоПчний факультет.

3 дисертац!ею можна ознайомитися в б1бл1отец1 Ки1вського ун1верситету 1м. Тараса Шевченка.

Автореферат роз1слано " 1997 року.

Вчекий секретар Спецгал1з0ван01 -ради канд.бгол. наук.професор

БРАЙОН О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуапьн1сть \ ступгнь дocлiджeнocmi проблеж

Проблема адаптацП рослин до р1зноман1гних, а серед них 1 стресових, умов навколишнього середовища е одн1ею з центральних в теоретичнш 1 практичн1й 61олог11, оск1льки дае ключ до розум1ння основ такого фундаментального процесу як еволюц1я 1 водночас вив-чае тонк1 структурн! та метабол1чн1 зм1ни, цо в!дбуваються в кл1тинах пЦ час 1 в результат! пристосування. Процес пристосуван-ня рослинного орган1зму до умов 1снування складае основу адаптацП. Адаптац1я являе собою одну з найвамив1ших проблем ево-люцпгао! теорП. Завдяки безперервним пристосувальним реакц1ям на р!зноман1тн1, в тому числ! ексгремалып зовн1шн1 впливи,- нивий ор-ган!зи зазнае певних морфолоПчних та Ф1з1олого-б1ох1м1чних зм1н, окрем1 з яних успадковуються, тобто езолюц!йно трансформуються.

В сучасн!й 61олог1чн1й лПературх в1дома значна кЫыастъ экспериментальных та теоретичних досл1джень з проблем адаптацП (Селье, 1960; 1982; Хочачка, Сомеро, 1977; Кулаева, 1982; Жученко, 1988; Войников, 1989; Шматько и др., 1989; та шип), як1 охоплоють вс1 галузг сучаснох б!ологП. Не дивлячись на значний 1нтерес бо-тан1к!в, ф1з!олог1в, еколог1в та 51ох1м1к1в до вивчення процес1в адаптацП та з"ясування механ1зм!в !х регуляцП на р1зних р1внях орган!зацП рослинного орган!зму залишаеться в1дкритим 1 потребуе подальшого поглибленого вивчення питання рол1 б1лк1в 1 фИогор-мон1в в пристосуванн1 до стресових вплив1в.

Загальнов1дома роль 61лк1в, як основних компонент1в процес!в життед1яльност1 вс!х орган1зм!в. Посилилася увага до вивчення б1лкових пол1мер1в в зв"язку з в1дкриттям в дослШеннях останн1х

десятир!ч специф1чно! групи так званих стресових б1лк1в, як1 м1стяться в мхкрок1лькостях при нормальному стан1 в юитинах i синтез яких значно 1нтенсиф1куеться у в1дпов1дь на негативШ под-разнекня (Блехман, Шеламова, 1992; Войников и др., 1991, 1993, 1994; Даскалюк и др., 1992; Едрева, 1991; Key et al., 1985; Nover et al., 1989; Pierling, 1991). Б1льш1сть досл1джень ведеться з б1лками теплового шоку, появу яких пов"язують з формуванням тер-MocTifiKOCTl. В той же час залишаються мало або ж зовс1м ке-досШдженими впливи 1нших фактор1в, серед них тривало! динам1чно! невагомостх. алелопатично активних речовин тощо. Не зниказ 1нтерес до вивчення ензиматично! функцп 61лк1в, зокрема ix рол1 в прот1канн1 найважливших Ф1з1олог1чних процес1в в рослишпй кл1тин1, таких як фотосинтез. Вивчення особливостей б1осинтезу та ензиматично! активкост! РДФКО-ключового ферменту процес1в фотосинтезу 1 фотодихання в умовах стрес1в 1нтенсивно проводиться в ос-танн1 роки (Макеев и др., 1990, Климов и др., 1993; Чугунова и др., 1993; Юзбеков и др., 1989; Holaday et al., 1992; Miteva et al., 1992). Це сбумовлено прагненням визначити характер адап-тац!йних перетворень, як1 в!дбуваються на молекулярному piBHi, знайти шляхи та засоби птдвицення cTiKKocTi i продуктивност! рос-лин. Але до цього часу залишаеться не вивченим вплив ряду фактор1в на карбоксилазну активн1сть ферменту та взаемозв"язок Mise процесом б1осинтезу стресових полшептщцв та катал1тичною активн!стю РДФКО.

На В1дм1ну в1д б1лкових макромолекул ф1тогормони являють собою ол!годинам1чн1 речовини, що м1стяться в рослинах в дуже малих к1лькостях, але суттево впливають на ростов! та формотворн! проце-си ц1ло! рослини та И окремих oprawiB, контролюють 1нтенсивк1сть та напрям обм1ну речовин в кл!тинах i органах, вШграють важливу

роль у пристосуванн! рослин до умов навколишнього середовища. Досл1дненнями останн!х десятир1ч Шдкреслюсться особливе значения абсцизово! кислоти в адаптацИ.до стресових вплив!в (Борзенкова и др., 1995; Меняйло, 1992; Якушкина, 1985; Anderson et al.. 1994; Chen, Gusta, 1983; Davies et al., 1Э83). Значну роль в процесах адаптацП в1д1грають також фИогормони стимулюючо! д11, серед яких 1ндол1л-3-оцтова кислота та циток!н1ки (Мелехов, Ефремова, 1988; Таланова, Титов, 1989). Разом з тим залишаються малодосл1дженими питания взаемозв"язку м1ж процесами б1осинтезу б1лк1в, фермента-тивно! активност! РДФКО утворенням окремих ф1тогормон1в i ix балансом в стресових умовах, тобто вивчення Ф1з1олого-б1ох1м1чних основ адаптацП рослин до стрес1в е актуальним 1 потребуе подаль-шого з"ясування. Визначення рол1 б1лк1в та ф1гогормон1в в адаптацП рослин до стрес1в сприятиме розум1нню ф!з1олого-б1ох1м1чних аспект1в еволюцП та п1знанню природи ст1йкост1 рослин, що в1дкрие шляхи для И регулювання.

Мета та ocnoent завдання дослгЗжень

Головною метою нашого досл!дження було вивчення ф1з1оло-го-б1ох1м1чних механ1зм1в адаптацП вищих рослин до несприятливих зовн1шн1х подразнень на приклад1 характеристики особлиЕОстей бокового синтезу, ферментативно! активност1, ф1тогормонального балансу в умовах температурного, водного, алелопатичного стрес!в, а також в умовах невагомост! та п!д впливом полютант1в, з метою з"ясування природи захисних- та пристосувальних реакц1й репа-рац!йних процес1в рослин.

В1дпов1дно до цього ставилися так1 завдання:

1. 3"ясувати характер 1 значения перетворень макромолекуляр-

них (61лк1в 1 ферменттв) та ол!годинам1чних (ф!тогормон1в) сполук в процесах адаптацП рослин до стрес1в. ■ ■

2. Вивчити особливостх - б1осинтезу 61лк1в, активност! фер-менИв та ф!тогормональний статус в р!зноман1тних стресових уморах.

3. На приклад1 карбоксилазно! активности РДФКО вивчити характер пропкання лераш стад11 процесу фотосинтезу в екстремальних умовах; з"ясувати вплив на ак,тивн1сть РДФКО клиностатування, три-вало! динам1чно! незагсмость алелопатично активних сполук.

4. Лроанал1зувати та лор!вняти особливост1 б1осинтезу б1лк1в в р!зноман1тних стресових умовах; вивчити стресов! б!лки рослин.

5. Визначити вмхст та баланс ф1тогормон1в при стресах.

6. Досл1дити неспециф!чн1 та специф1чн1 реакцП б1лково1 та Ф1тогормонально1 систем рослин на стреси.

Наукоеа новизна та теоретична значимгсть досл1джень

В результат! проведених досл1днень встановлено, що регуляц1я процессе адаптацИ рослин до стрес!в вШуваеться за участю бз.лк1в та ф!тогормон1в. Доведено, що в основ1 Ф1з1олого-б1ох1м1чних ме-хан1зм1в адаптацП рослин знаходяться якд.сн1 та к1лък1сн1 перебу-дови. в б1осинтез1 бШа. Рослини, здатнх до утворення значно! к1лькост! стресових пол!пептид1в, характеризуються високиы р!внем ст1йкост! 1 спроможн! хснувати в несприятливих умовах. ЯкЮний та к1льк1сний склад стресових пол1пептид1в визначаеться видом рослини та характером екстремального навантаження. Анал1з стресових пол1пептид1в дозволяс попередньо визначити, як рослина перенесе д!ю стресу.

Вивчення впливу негативних фактор!в на величину карбоксилаз-

hoï активност! РДФКО продемонструвало здатн!сть рослин збер!гати фотосинтетичну д1яльн1сть в умовах стресу на достатньому для життезабезпечення р!вн1. Величина карбоксилазно! активности РДФКО та iHTeHCHBHicTb б1осинтезу ïï субодиниць е складовою адапгагЦйно-го синдрому рослинного орган!зму та показником його адаптац1йного потенЩалу. Зм1ни в б!осинтез! та активност! РДФКО е складовою за-гально! реакцП б1лково! системи рослин на стрес.

Встановлено, що здатнЮть рослин до !нтенсивного синтезу БТШ за умов стресу та наявност1 значно! к!лькост1 стресових б1лк!в в контрол1 корелюе з! збереженням високого р1вня карбоксилазно! активност! РДФКО в екстремальних обставинах. Тобто, стресов1 б!лки s захисним бар"ером на пляху д11 негативного фактора на фермента циклу Кальв1на. Зм1ни в б1осинтез! та активности РДФКО поряд з як1сними та к1льк1сними перебудсвами в утворенн1 бхлк1в е складо-вими системи над!йност1, яка дозволяе рослинному орган!зму перенести стресове навантаження 1 пристосуватися до 1скування в екс-тремальних умовах.

Доведено, що поряд з макроф!з1олог1чними в процесах адапгацП до стресiB значку роль вШграють ол1годинам!чн1 речовини, для як!!х виявлен! зм!ни в концентрат! як окремих ф1тогормон1в, так i в ф1тогормональному статус! в щлому. В результат! проведених досл!джень вивчен! особливост1 утворення ключових ф1тогормон1в: АБК, ГОК та цитсшнШв у в1дпов1дь на р!зноман1тн1 стресов1 под-разнення ! з"ясовано зз"язок Mis зм!нами в ф!тогормональному баланс! та розвитком ст!йкост1 рослин. Вперше встановлен1 сортов! особливост1 в накопиченн1 ендогенних ф!тогормон1в та ïx баланс! в умовах р!зноман1тних стрес1в. ГИдтверджено, що зм1ни в характер! утворення АБК в рослинах у в!дпов!дь на р!зноман1тн1 стресов! под-разнення носять ун!версальний характер i ïx монна в!днести до нес-

пециф!чного адаптац!йного синдрому. Встановлено, що б1осинтез 61лк1в та IX ферментативна активность т1сно пов"язан! з1 зм1нами в ф1тогормональному баланс!, як1 водбуваються при стресах. Високий р1вень АБК корелюе з низькими значениями карбоксилазно! активное^ РДФКО та бхлыяою стаб1льн1стю фермента. Зростання концентрацИ АБК п1д час стресу викликае спад активност! та б!осинтезу РДФКО та фотосинтезу в щлому. «Мтогормони активуючо! дП, навпаки, справля-ють позитивний вплив на б1осинтез 1 каталгтичну активнхсть ферменту.

Доведено, що м1ж процесом б1осинтезу б1лк1в, 1х ферментатив-ною активн1стю та ф1тогормональним балансом 1снуе взаемозв"язок та взаеморегуляц1я. В свою чергу зм!ни в характер! утворення пол!пеп-тид1в та акумуляцП ф!тогормон!в призводять до зм!ни в ст1йкост1 рослин, тобто пристосувальн1 перетворення б!лкових макромолекул та ф1тогормон1в лежать в основ1 ф!з!олого-б!ох!м!чних механ1зм!в адаптацИ рослин до стресав.

Пракшчне значения результат!е дослгдження.

Досл1дження вм1сту фхтогормонхв та характеру б1осинтезу б!лк!в та карбоксилазно! активност! РДФКО можуть бути використан! для прогнозування ступени ст1йкост1 рослин до стресових наванта-жень.

Головн1 положения, що виносться т захист.

1. В основ! ф1з1олого-б!ох!м!чно1 адаптацИ рослин до стрес1в знаходяться перетворення макроф1з1олог1чних та ол!годинам1чних сполук - б1лк!в та ф!тогормон1в.

2. Зм1ни в процесах бЮсинтезу б1лк!в, актиЕНост! фермент1в та ф!тогормональному статус! за р1зноман!тних стресових умов но-сять законом1рний характер, с взаемопов"язаними та взаемообумовле-ними.

3. Перебудови в б!осинтез! б!лк!в, зм!ни в катал1тичн!й ак-тивност! РДФКО та баланс! ф1тогормон1в впливають на ст1йк!сть рос-дин до д11 р1зноман!тних cTpeciB.

4. Перетворення макроф1з!олог1чних (б1осинтез б1лк1в, Ix фер-ментативна активн!сть) та ол!годинам!чних (ф!тогормональний комплекс) сполук, що мають м1сце в рослинному opraHi3Mi п1д д!ею стре-сового навантанення, складають комплекс неспециф1чних та спе-циф1чних реакцШ на стрес i входять до загального адапгац1йного синдрому.

АпробацЬя робота та публгкацИ результат!в дослгдження.

Основн! положения дисертацп висв1тлен1 на Г-Ижнародному сим-поз1ум1 "Фотосинтетична асим1ляц!я С0г та фотодихання" (Соф!я, 1977), II Всесоюзной нарад1 "Охорона та культивування орх!дей" (КИ1В, 1983), III М1жнародному симпоз!ум! "Регуляц1я метабол1зму рослин" (Варна, 1983), I Всесоюзн1й нарад1 "Актуален завдання Ф1з1олог11 та öioxiMli рослин в ботан1чних садах СРСР" (Пущино, 1984), Всесоюзна конференцП "Еколог1чн1 та Ф1з1олого-б1ох1м1чн1 аспекта антропотолерантност1 рослин" (Таллин, 1986), М1жнародному симпоз1ум1 "М1неральне живлення та фотосинтез" (Варна, 1987), XIV (Шнародкому б1ох1м!чному KOHrpeci (Прага, 1988), 2-му 5отан1чному симпоз1ум1 (Гаванна, 1988), II Всесоюзному симпоз1ум! "Регулятори росту та розвитку рослин" (Ки1в, - 1988), 10-му М!жнародному сим-поз!ум! "Б10Л0г1я грунт1в" (Угорщина, Кестхей, 1989), 7-му М1жна-

родному KOHrpeci FESPP (Швегця. 1990), IV М1жнародн1й конференцП МАБС (TöiJiici, 1991), М1жнародному симпоз1ум1 "BioxiMiHHa генетика рослин" (Соф1я, 1991). За матер1алами дисертацп надруковано 50 наукових публ1кац!й.

Структура та об "ел; роботи.

Дисертац1йна робота складаеться з! вступу, шести глав, основ-них висновк!в I заключения та списку л1тератури, до якого входить 353 роботи В1ТЧИЗНЯНИХ та заруб1ших автор1в. Дисертац1я мае об"ем 262 cropiKKii, про1люстрована 52 таблицями та рисунками.

Декларация особистог. ynacmi.

Дисертантом сформульовано . напрямок досл1джень, розроблено програму та методику експерименту, 1нтерпретовано отриман! результата. Експериментальн1 досл1дження проводились самост1йно, а такок сп1льно з сп1вроб1тникамк в!дд1л1в троп!чних та субтроп1чних рослин та алелопатП ЦБС HAH Украхни та анших установ. В дисертацП використан1 науковт публ1кац11, в тому числ1 написан1 у сп!вав-торств1, доля особисто! участ1 у пхдготовц! колективних публ1кац!й складае 70-90%.

ОбгрутоваМсть г Зостовгрнгсть отршанш: резульгоатге.

Науков1 положения та висновки, сформульован! в дисертацп, грунтуються на власному експериментальному матер1ал1 з урахуванням л1тературних даних. Вони обгрунтоват, оброблен1 статистично, ма-ють високий ступшь в!рог1дност1.

Об"екти i методы. дослХджень.

Експерименти проводились протягом 1981-1993 рок1в. Об"ектами досл1диень були представники троп!чних та субтроп1чних рослин, сорти озимо! пшенищ та деяк! види плодових культур.

Значна доля дослХдкень була присвячена вивченню б1лково! сис-теми троп!чних та субтроп1чних рослин. Були використан! молод! листки рослин, що належать до родин ОрхШих, Арогдних, Мальвових та Виноградових.

Родина Orchidaceae е одн1ею з ф!логенетично древн1х та бага-точисельних в царств! вищих рослин. - Вважають, що чиселыпсть И знаходиться в межах в1д 20 до 40 тисяч вид!в (Поддубная-Арнольди, Селезнева, 1957; Селезнева, 1965). ,1снуе думка, що орх1де! леребу-вають в po3kbítí еволюцШого процесу, оск1льки вони схильн! до легко! Пбридизац!!, в результат! яко! утворюються життездатн! на-щадки (Гродзинский, 1983). Разом з тим представники родини Orchl-daceae характеризуються нетрадиц!йними особливостями росту та роз-витку, специф!чною б!олоп1ею розмноження, надзвичайкою життеспро-можн1стю i здатн!стю !снувати в складних еколоПчних умовах (Ardí t ti, 1979; Гродз1нський, 1983; Черевченко, Кушн1р, 1986). Пере-важна к!льк1сть проведених на сьогодн! досл!джень троп1чних та субтроп1чних рослин зосереджена на розробц1 метод!в !х культиву-вання, розмнокення та штродукцП, що обумовлено !х високою деко-ративнгстю. Розвиток косм!чно! б1олог!! обумовив використання троп1чних i субтроШчних культур з метою ф1тодизайну. В той не час вивчення б!лково-ферментативно! системи таких рослин не проводилось.

Для експеримент!в було вШбрано 10 вид!в троп!чних та субт-

рошчних рослин. Серед них 7 вид!в належали до родини OrcMdaceae, причому чотири види були еп1ф1тними орх!деями з послабленою геот-ропною реакц1ею: Epidendrum radicans Pav., Dorltls pulcherrlma Ldl., Phalaenopsis amabills Bl. та Phalaenopsis lueddemanniana Rchb.f., 'а три - наземними: Haemaria discolor Ldl., Physosslphon ioddigesii Ldl., та Paphiopedillum insigne Pfitz. KpiM того, були досл1джен1 рослини вид1в Aglaonema modestum Scott ex Engl.(родина Арохдних), Hibiscus rosa-sinensis L.- ' (родина Мальвових) та Rhoi-cissus rhomboldea (E.Mey) Planch, (родина Виноградових), як! широко використовуються для озеленения р1зноман1тних 1нтер"ер1в.

KpiM досл!днення б1лково-ферментативно1 системи троп1чних та субтроп!чних рослин будет проведено вивчення карбоксилазно! актив-HocTi РДФКО та балансу ф1тогормон!в чотирьох copTiB озимо! пшениц1 Triticum aestlvum L. .Об"ектами досл1джень були 7- та 14-добов1 проростки copTiB Мирон1вська 808, Одеська,нал1вкарликова, Одеська 51 та Киянка.

Сорт Мирон1вська 808 було квал1ф1ковано як стандарт за озна-кою зимост1йкост1 в 30HÍ Степу та ЛЮостепу Укра!ни; сорта Одеська нап1вкарликова та Одеська 51 е жаростШкими та ст!йкими до захво-рювань; сорт Киянка характеризуемся високою урожайнЮтю 1 пром!жним ступеней ctíííkoctí. Карбоксилазна активы!сть РДФКО таксж вивчалась у представник!в родини Rosaceae, а саме у с1янц!в яб-лун1, алич1, вишн!, айви, персика та мигдалю в зв"язку з впливом на них алелопатично активних сполук.

Вид1лення легкорозчинних та структурних б!лк!в листк1в троп1чних та субтроп1чних рослин проводили за методом Сафонова (Сафонов, Сафонова, 1971) з деякими модиф1кац!ями.

Диск-електрофорез проводили в 7,5% пол1акр!лам1дному гел! при рН.8,9 за методом (Davis, 1964). Значения в1дносно! електрофоре-

тично! рухливост! !дентиф!кували по в1дношенню до фронту руху барвника бромфенолу синього на 5-6 паралельних електрофореграмах. Методом диск-електрофорезу вивчалися спэктри легкорозчинних та структурних б1лк!в.

Для анал1зу спектру стресових б1лк1в проводили диск-електро-форез в пол!акр1лам1дному гел! в присутност! додецилсульфату натр1ю за методом Лемл1 (Laerr.mll, 1970), за виключенням того, що як розд!ляючий гель використовували 10-12% л1н1йний град!ент пол1акр1лам1ду та 0-20% град1ент сахарози (Lopato,Gleba, 1985).

К1льк1сний bmIct б1лку в розчин! визначали за допомогою мемб-ранних ф1льтр1з "Синпор-6" (Полевой, Максимов, 1978).

Карбоксилазну активн1сть РДФКО визначали рад1ометркчним методом, вим1ркючи швидк!сть включения 14С-вуглецю бхкарбонату при 30°С в кислотост!йк1 продукта реакцп в Tpic-HCl буфер! (Чернядьев и др., 1975). Досл1дження проводили на баз1 1нституту б!ох!м1! 1м.О.Н.Баха РАН (Москва).

Визначення вм1сту в!льно1 ендогенно! АБК проводили за методом Сав1нського (Сав1нський та !н., 1986) з наступною тонкошаровою хроматограф!ею. Екстракц!ю ф1тогормону проводили в 80% розчин! етанолу з метою очищения зразк!в в1д лужних та нейтральних компо-нент1в, а також для в1дд!лення п1гмент1в, л!п1д1в та !нших сполук. Вм!ст АБК визначали на спектроденситометр! ("Camag"). Таким методом проводилось визначення KiJibKOCTi эндогенно! АЕК в експеримен-тах, коли вивчалася д!я водного стресу на характер накопичення ф1тогормону. При анал!з1 впливу температурних стрес1в на баланс ф!тогормон!в було застосовано метод 1муноферментного к1льк!сного анал1зу (Кудоярова и др., 1986).

Статистична обробка результата досл1дження проводилась за методом Кокун!на (Кокунин, 1975). В таблицях приведено значения

середн1х арифметичних та середнгх квадратичних помилок. Математич-на обробка отриманих результат^ також проводилась методом дис-перс!йного анал1зу та кореляц1йно! залежност1 (Доспехов, 1985).

Резульшш ЗослгЭження та гх обговорення.

1. Вивчення особливостей бшкового синтезу тропгчних г субтроМчних рослин в стресових умовах.

В результат! проведених дослШень було вперше вивчено в нор-мальних та екстремальних умовах балковий спектр цхло! групи троп!чних та субтроп1чних рослин, серед яких переважну б1лыи!сть складали представники родини ОгсМсЗасеае. Вивчення б1осинтезу б1лк1в проводилось в зв"язку з впливом на рослини умов трквало! динам1чно! невагомостг, а також умов 1нтер"ер1в промислових п1дприемств. Електрофоретичний анал1з виявив, що за умов тривалого косм1чного польоту в1дбуваються певн! к1льк1сн1 та як!сн1 зм!ни в спектрах легкорозчинних та структурних б1лк1в. Д1я тривало! ди-нам1чно1 невагомост! супроводжуеться зб1льиенням к1лькост! швидко-рухливих легкорозчинних б1лк!в, особливо в спектрах таких вид1в як Ерхйепйгшп гасНсапэ та БогШб ри1сЬегг1та. 1дентиф1кован1 зм1ни носили зворотн1й характер: через р1к пхсля косм1чного польоту б1лкоз! спектри в1дпов1дали контролю (Таблица 1). В пор1внянн1 з спектром легкорозчинних 61лк1в структуры! б!лки досл1джуваних вид1в орх1дей за умов косм!чного польоту збер1гали стаб1льн!сть. Виключення складали спектри структурних 61лк1в орх!дей Ер!сЗепсЗгит гасИсапэ та Сог111э ри1сЬегг1та, як! характеризувалися появою ряду нових пол1пептид!в в рухлив1й зон1.

Перебування тротчних та субтроя1чних рослин в умовах промислових п!дприемств, коли в!дбуваються суттев1 зм!ни в температурно-

му (температура сягала 30-32°С), осв1тлювальному (протягом 16 год. на добу) та водному режимах, в!дчуваеться вплив полютант1в, також викликало зм1ни в спектр! легкорозчинних та структурних б1лк!в. Результата електрофоретичного анал!зу св!дчать про те, що для вс1х досл1джуваних вид!в троп1чних ! субтроп!чних рослин в ексгремаль-них умовах характерний б!осинтез групи швидкорухлквих б1лк!в, як! в1дсутн! в контрол1. Поява ново! групп легкорозчинних б!лк!в в зон1 РГ 0,55-0,74 корелюе з розвитком сг!йкост! вивчених вид!в рослин до несприятливих вплив1в. Фенолог!чн1 спостереження за станом рослин в промислових 1нтер"ерах також св!дчили про адаптац!ю останн!х.

Вивчення впливу умов промислових 1нтер"ер!в на як!сний ! к1льк!сний склад структурних б!лк!в троп!чних та субтроп!чних рослин продемонотрувало практично в1дсутн1сть реакцП. 1дентиф1кован1 в1дм1нност1 дуже незначн!, вони проявляються у зникненн! або ж по-яв1 1-2 смуг у досл1джуваних рослин в пор!внянн! з контролем.

Вперше було проведено пор1вняльне вивчення спектр1в легкорозчинних та структурних б1лк!в 1 ам!нокислотного складу рослин роди-ни ОгсМйасеае, яке виявило ряд сп!льних характеристик та в1дм!нностей, притаманних видам одного 1 того ж роду та р1зних род1в ц!ех ф1логенетично древньо! родини. Досл1дження спектр1в легкорозчинних 1 структурних 51лк1в та ам1нокислотного спектру внесло нов! в1домост1 в б!ох!м1ю б1лк1в орх1дних.

Разом з як1сним анал1зом спектр1в легкорозчинних та структурних б!лк1в було досл!джено вплив екстремальних фактор1в на к!льк1сть б1лку в листях троп1чних 1 субтроп1чних рослин.

В контрольних умовах листя еп1ф1тно1 орххде! ЕрХйепйгит гас!!-сапэ м1стили 5,68 мг/г сиро! речовини легкорозчинних б!лк1в та 3,85 мг/г сиро! речовини структурних 61лк1в. Перебування протягом

BidwcHa електрофоретична pухливъсть легкорозчинних бiлкiв листя eudie родини Orchidaceae за умов тривалог динамгчног невагомостЬ

Epidendrum radicaos Dor it is pulcherrima Haemaria discolor Paphioped. insigne Physosiphon lodüigesii Phalaenopsis amabilis Phalaenopsis lueddemanniana

1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

- 0,01 -

0,03 0.03 0,03

0,05 0.05 0. 05

- 0.08 0.08

- 0.14 -

- 0. 17 -

0,26 0.25 0,26

0,32

0,38

0,55 0,58

0.70 0,79

0.32

0,40

0.53 0,58 0.63

0,79 0,85 0,9 0 0,98

0,33 -

0,03 0,05 0,08

0. 13

0. 17

0,23 0.26 0.29

0,37 0,50 0.53 0,58 0.61

0,48 0,55

0,60 0,70

0. 03

0,08

О, 13

О, 18

0,23 0,26 0.29 0.34

0,48 0.55 0.59 0.63 0. 70

0.83 0,90 0.98

0.03 0,05

0,08 0,08 0,08

_ 0. 13 0, 14

- - 0, 15

0.18 0,18 0, 18

0,22 0,23 0,22

0,26 - 0,24

0. 29 - 0. 30

0,34 0,33 0,32

- 0. 35 -

- - 0,38

- - 0.46

0.55 0.55 -

0,59 - -

0,63 - 0,60

- - 0.72

0,04

0,09 О, 11

0,16 0,18

0,22

О, 29

О, 36

0,44

0,58

0,71 0,80

0, 02 - 0,02 - - - -

0.04 - 0.04 0,03 0,03 0,04 0.04

0, 06 - 0. 07 - - -

- - 0, 09 0.08 0,08 0,08 0,09

- - 0, 11 - - 0. 11 0, 11

0. 14 - 0. 13 - - - -

- 0, 15 0. 16 - - - -

0. 19 - - 0, 18 0, 17 0. Í8 0. 18

0.20 0.20 0.20 - - - -

0,23 0, 23 - - - - -

0,27 - 0.27 ■ - - - -

0. 31 0, 30 0,31 - - - -

- - 0.33 - - 0.33 0.33

- 0,38 - - - - _

0.42 0.43 0,47 0.45 0,45 0.45 0.45

0,51 0,53 0,53 - - 0.53 0.53

- - 0.58 0,56 0.56 ' - -

- - - 0.64 0,64 0,64 0,64

— - - 0.72 0,72 - -

- - - 0.84 0,84 0.84 0.84

- - - 0,88 0,88 0.88 0,88

- - - 0,97 0,97 0.96 ' • 0. 96

1 - контроль (умови теплиц!),

2 - 171-денний косм1чний пол1т;

3 - через 1 piK п1сля повернення до контрольних умов.

171 доби на борту КОСМ1ЧНОГО корабля супроводжувалось зменшенням вм1сту легкорозчинних 61лк1в до 2, 44 мг/г сиро! речовини, а струк-турних - до 2,35 мг/г сиро! речовини. Аналог1чн1 зм1ни були заф1ксован1 у рослин Doritis pulclierrima. Так, в контрольних умо-вах листя цього виду м1стили 7,88 мг/г сиро! речовини легкорозчинних б1лк1в та 5,45 мг/г сиро! речовини структурних 51лк1в. Умови тривало! динам!чно1 невагомост1 супроводжувались зниженням вм1сту легкорозчинних б1лк1в до 2, 96 мг/г сиро! речовини, а структурних -до 4,0 мг/г сиро! речовини. Тобто, умови тривало! динам1чно! нева-гомост! б!льше впливали на вм1ст легкорозчинних б1лк1в як у Epi-dendrura radicans, так 1 у Doritis pulcherrima.

Листя, як! виросли п!д час польоту, м1стили менте легкорозчинних та структурних б1лк1в в пор!внянн1 з контролем, але дещо б1льше в nopiBHHHHi з листям, яке збераглося протягом цього часу в косм1чному польот!. Це явище можна поясните загальною депрес1ею б1осинтезу б!лка в екстремальних умовах. Тривале (протягом року) перебування тротчних i субтроп!чних рослин в промислових 1нтер"ерах супроводжувалось певними зм1нами в спектр1 легкорозчинних б1лк1в, тод1 як вм1ст б1лк1в в листях практично не змшювався, що св1дчить про здатн1сть рослин збер!гати б1осинтез б1лк1в на контрольному piBHi за даних обставин.

Поява нових 6iлкових смуг в електрофоретичному спектр! за несприятливих умов не е строгим св1дченням синтезу de novo нових пол1пептид1в. Тому було проведено вивчення особливостей б1осинтезу стресових 61лк1в троп1чних та субтроп1чних рослин в р!зноман1тних екстремальних умовах. В результат! провелёних досл1джень було встановлено, що за умов теплового шоку в листях троп!чних та субт-роп1чних рослин синтезуеться основний БГШ з мол.масою 70 кД. Д!ка-во, що серед чотирьох досл!днуваних вид!з 70 кД пол!пептид синте-

зуеться в нормальних умовах у трьох вид!в рослин за винятком Rñoi-cissus rhomboidea. Для рослин Aglaonema modestum, окр1м 70 кД б1лку 1дентиф1ковано також низькомолекулярн! 22, 17 та 15 кД пол1пептиди, як в контроле так 1 при тепловому стрес!. Найб1льша к1льк1сть БТШ синтезувалася в листях троп1чно! рослини Rhoicissus rhomboidea. Б1льш1сть синтезованих de novo пол1пептид1в належала до групи низькомолекулярних 6íjkíb. Так, для рослин Rhoicissus rhomboidea !дентиф1ковано синтез най51льшо! к1лькост1 низькомолекулярних БТШ, серед них шшпептиди з мол. масою 19, 18,5, 17,5, 16, 16,5 та 15 кД. Для рослин Hibiscus rosa-sinensis виявлено синтез 18,5, 18, 17, 16 та 15 кД пол!пептид1в, а для рослин Aglaonema modes turn - 18,5, 17,5 та 15 кД б1лк1в.

В той час, як к1льк!сть низькомолекулярних б1лк1в у досл1джу-ваних троп1чних i субтроп1чних рослин нараховувала 10-12 полШеп-тщцв, високомолекулярн1 БТШ буж представлен! на електрофореграм! 2-3 смугами. До них були в1днесен1 полшептиди з мол. масою 69, 70, 71, 81, 88 та 97 кД. Найб1льш чутливими до теплового стресу вияви-лися рослини еп1ф1тно1 opxiflei Epidendrum radicans, як1 погано переносили д1ю п1двищених температур. Хоча деяк! БТШ були присутн! в спектр! Epidendrum radicans за нормальних умов, к1льк1сть б1лк1в, що синтезувалися пхд час теплового стресу, була меншою, н!ж у íhumx вид!в рослин (рис.1).

Встановлено, що за умов клиностатування в листях еп1ф1тно! орх1де! Epidendrum radicans синтезуеться нова група б1лк!в, ана-логхчна тим, як1 утворювалися у 1нших досл!джуваних рослин внасл1док дп теплового стресу. Серед них високомолекулярн! 97 та 81 кД пол1пептиди i низькомолекулярн! - 19, 18,5, 17, 5 та 16 кД б1лки (рис.1), тобто, рослини opxiflel Epidendrum radicans мали 4iTKy реакцию на д!ю клиностатування, яка супроводкувалася утво-

ренням стресових пол!пептид!в. Вивчення впливу умов клиностатуван-ня на б1осинтез 61лк1в у 1нших доол!джуваних вид1в троп1чних 1 субтропГчних рослин виявило в б1лыиост1 Еиладк1в посилення синтезу окремих нормальних пол1пептид1в I лише в деяких випадках синтез нових б1лк!в.

Под1бн1 результати було отримано при вивченн! впливу умов промислових 1нтер"ер1в на процес б1осинтезу б1лка. Синтез нових пол1пептид1в спостер1гався не у вс1х досл1джуваних вид1в. Найб1ль-ша к1льк!сть нових б!лк1в була 1дентиф1кована в листях рослин Rho-Icissus rhomboidea. (Рис.2). Пор1вняння спектр1в б1лк1в, синтезо-ваних п1д впливом р1зних стресових фактор1в, виявило аналог1в м1ж БТШ та стресовими пол1пептидами, що з"явилися за умов клиностату-вання у рослин Hibiscus rosa-sinensis. Для рослин Aglaonema modes-turn характерна схож1сть м!яс спектрами стресових б1лк1в, як! синте-зуються п1д час клиностатування та при перебуванн1 рослин в промислових iHTep"epax.

Реакд1я D^KiB досл1джуваних рослин на р1зноман1тн! стресов1 подразнення мае як сп1льн1, так i специф1чн1 ознаки. 3 одного боку pi3Hi екстремальн! впливк викликали подхбн! зм!ни в б1осинтез1 б1лк!в, як це мало м!сце у рослин Hibiscus rosa-sinensis за умов теплового шоку, клиностатування та при перебуванн1 в промислових 1нтер"ерах. 3 другого - сутгев1 зм1ни в б1осинтез1 б!лк1в в!дбува-лися лише у в1дпов1дь на тепловий стрес, тод! як iHuii екстремальн! навантаження практично не впливали на б1осинтез б!лк!в, як це мало м1сце у рослин Aglaonema modestum. Встановлено зворотн1й зв"язок м1ж тривал1стю екстремального впливу i утворенням стресових компонента, що св!дчить про пристосувальн1 зм1ни, як! в1дбуваються в рослин1 на протяз! тривало! дп стресору.

1дентиф1кац1я 70 кД пешпептиду за умов BCix вид1в стрес1в

св1дчить про те, що цей б1лок s неспециф1чним стресовим компонентом i може бути в1днесений до складу загального адаптац1йного синдрому рослинного орган1зму.

Отриман1 результата св!дчать про наявн1сть зв"язку MiK б1осштезом стресоЕих б1лк1в 1 роззитком ст1йкост1 рослин до в1дпов1дних негативних вплив1в, тобто ïx адаптацию до стресових фактор1в. Зокрема, той факт, що листя opxlfleï Epidendrum radlcans в умсвах теплового шоку майке не змшюють набору б1лк1в, корелюе з поганим перенесениям ц1ею рослиною п1двкщених температур довк1лля, тод! як ïï адаптац1я до умов тривало! динам1чно1 невагомост1 корелюе з бЮсинтезом велико! групи стресових б1лк1в п1д час клиноста-тування. Аналог1чн1 законом1рност1 спостер1гались i для 1нших вид1в досл1джуваних рослин.

2. Вивчення фото синтетично г активност1 в стресових умовах.

В наших досл1дженнях увага була зосереджена на вивченн1 карбоксилазно! активност! РДФКО ряду троШчних 1 субтроп1чних рослин, що зазнали дп р1зноман1тних стресових фактор1в. Значний iHTepec, кр1м того, викликали сам! види троп!чних 1 субтроп1чних рослин, для яких Bifl0M0CTi про карбоксилазну активн1сть РДФКО в1дсутн1. Тепловий стрес, який досягався шляхом 1нкубацп рослин протягом 60 хв. при температур! 40°С, в!д1гравав свого роду роль модельного шоку. Отриман! результата пор!внювалися при вивченн1 характеру 3MiH на ферментативному р1вн1 у однакових вид1в рослин при р1зних видах стресу. В результат! проведених досл!джень було встановлено, що найб1льш виразну д1ю умови теплового стресу справляли на величину карбоксилазно! активност! РДФКО листя тротчно! рослини Hibiscus rosa-sinensis та орх!де! Epidendrum radicans, як1 в природ!

розповсюджен! в зон! пом!рних температур. Для цих вид i в спос-тер1галося зниження р!вня карбоксилазно! активност1 РДФКО в 1,4 рази. У двох !нших досл!дкуваних вид!в Aglaonema modes tum та Rhoi-clssus rhomboidea, звичних до високих температур довк1лля, збер1галася стаб1льн!сть в показниках карбоксилазно! активност1 РДФКО (таблиця 2).

Таблиця 2

Карбоксилазна активШсть РДФКО тропгчних í субтроМчних рослин за умов теплового стресу.

AKTHBHicTb в Epidendrum Aglaonema Hibiscus rosa- Rhoicissus

нмоль/хв.мг radicans modestum sinensis rhomboidea б!лку

Контроль 139 167 146 161

Тепловий стрес 97 166 108 162

Похибка вим1рювань обмежена 4, 6 нмоль/хв. мг

Встановлено прямий зв"язок mík реакц!ею на тепловий стрес РДФКО та здатн!стю шйтин до б1осинтезу б!лк1в теплового шоку. Так, орх1дея Epidendrum radicans, ареал яко! знаходиться в 3ohí noMipHiíx температур, не здатна до синтезу значно! к1лькост! БТШ за умов температурного стресу (Рис.1). В той же час умови теплового стресу суттево знижують р1вень карбоксилазно! активности РДФКО. 3 другого боку, троШчна рослина Rhoicissus rhomboidea, яка в природ! розповсюджена в 3ohí високих температур, за умов теплового стресу синтезуе велнку к!льк1сть стресових б1лк!в (Рис.2). Карбоксилазна aKTHBHicTb РДФКО цього виду за умов температурного стресу практично не зм1нюеться.

Таким чином, умови теплового стресу найменше впливають на величину карбоксилазно! активност! РДФКО тих вид1в рослин, hkí здатн1 синтезувати значн1 к!лькост1 БТШ, а ст!йк1сть рослин до д!! високих температур безпосередньо обумовлена здатн1стю до збережен-

-гоня катал1тично1 активност1 РДФКО.

ГИсля перебування в kocmocI протягом 171 доби р1вень карбоксилазно! активности РДФКО досл1джуваних рослин практично не зм1ню-вався, за винятком двох наземних вщЦв орх1дей. Найб1льш ст1йким виявився фермент еп!ф1тних орх1дей Epidendrum radicans та Phalae-nopsis amabilis. Два наземн! вида орх1дей Haemaria discolor та Physoslphon loddigesil суттево втрачали у величин1 карбоксилазно! активност! РДФКО за умов тривало! динам1чно! невагомост! (таблиця 3).

Вивчення п1сляд1! (через 12 м1сяц!в п1сля косм1чного польоту) тривало! динамично! невагомост! виявило зростання майже вдв1ч1 р1вня карбоксилазно! активност1 РДФКО у орх!де! Doritis pulcherri-ma, що протягом 171 доби знаходилась на борту орб1тально! станцП. Ще б1льш високим був р1вень активност1 ферменту листя так звано! "дитинки", що розвинулась вже Шаля повернення орх!де! Doritis pulcherrima на Землю.

Нетривале клиностатування (60 хв) майве в чотири рази знижу-вало р1вень активност! ферменту opxifle! Epidendrura radicans. Зб1льшення тривалост1 клиностатування в!д 20 до 171 доби супроводжувалось поступовим зростанням величини карбоксилазно! активност! РДФКО, але активн!сть ферменту через 20 дн1в клиностатування була вище, н!ж через 60 та 171 день i все ж таки лишалась значно низачою в nopiBHHHHi з контролем. Умови нетривалого клиностатування (60 хв.) спричиняли до значного (в 2 рази в середньому) зменшення piBHH карбоксилазно! активност1 РДФКО у 1нших досл1джуваних вид1в троп1чних i субтроп!чних рослин.

Досл!дження карбоксилазно! активност! РДФКО тротчних 1 субт-роп1чних рослин, як1 використовувались для ф1тодизайну продемонс-трувало, що тривале (протягом року) перебування рослин в промисло-

>ис.1 Пор'тняльнм спектри бтюв листя Epidendrum radicans.

1- контроль (умови теплицО; 2- тепловий стрес ( 40°С,30 хв.); 3- клиностатування (60 хв.).

1 2 3 4 5

Рис.2 Поршнялььи спектри бтюв листя Rhoicissus rhomboidea.

1- контроль; 2- тепловий стрес ( 40°С, 60 хв.); 3- клиностатування (60 хв.); 4- умови промислових ¡нтер'ерш ( 60 хв.); 5-умови промислових ¡HTep'epiB (1 pk).

Карбоксилазна акпивтсть РДФКО троп1чних г субтроШчнш рослин за умов тривалог динамгчпог невагоыостг.

Активность в Ер1йепбгиш ОогШэ Р1та1аепорз1з Рйа1ае- Наешаг1а РЬуэозхрйоп РарМо-нмоль/хв.мг гасИсапэ ри1с11ег- lueddemanni- пор51Б (Пзсо1ог ¡осШбеэП рейШиш балку гша апа ' ашаЬШэ тэ^е

Контроль 138 83 112 131 62 98 75

171-добовий

к0см1чний п0л1т 136 80 104 129 36 70 74

СО

Похибка вим!рювань обмежена 5.1 нмоль/хв.мг

вих 1нтер"ерах супроводжувалось збереженням р!вня активност!, нав1ть з незначним його зб!льшенням. Це стосувалося тих вид!в, як1 пристосувалися до промислових 1нтер"ер1в, почали в них рости та розвиватися.

Пор1вняння показник1в карбоксилазно! активност1 РДФКО за умов теплового стресу, клиностатування, тривало! динам1нчо! невагомост! та промислових 1нтер"ер1в св!дчить про те, що останн! хоча i е незвичними i менш комфортними для рослин, не несуть стресового на-вантаження. Тривале перебування троп1чних та субтроп!чних рослин в режим! промислових 1нтер"ер!в супроводжуеться рядом адаптац1йних зм1н, в тому числ! i на р1вн! фотосинтезу, хоча, ймов!рно, ц1 зм1ни не е такими суттевими як при дП !нших стресор1в,

Анал1з карбоксилазноi активност! РДФКО в умовах водного стресу було проведено на 7-денних проростках чотирьох сорт1в озимо! пшениц!. Для цього проростки перем!щали в 1% розчин пол!ет!ленгл1колю, де вони знаходились протягом 5 дн!в. В результат 1 проведених досл!джень було встановлено, що б!льш чутливими до водного стресу виявились сорта Одесько! селекцП: Одеська-51 та Одеська нап!вкарликова (таблиця 4). Карбоксилазна активн!сть сорт!в Киянка та Мирон!вська 808 була б1льш стаб1льною, хоча теж дещо знижувалась.

Таблиця 4

Карбоксилазна активМсть РДФКО copmie озимог теницг за умое водного стресу.

Активн1сть в Мирон!в- Одеська Одеська

мкмоль/хв. г ська 808 Киянка 51 нап!в-

сиро! речовини карликова

Контроль 5.6 9.2 6.6

Стрес (1 % ПЕГ) 5.0 8.4 5.1

Похибка вим!рювань обмежена 0,4 мкмоль/хв.г

8.0 6.6

Найвищий р1вень активност1 як в контрол!, так 1 за умов водного стресу, був у рослин сорту Киянка, що в1дпов1дало в!домостям про високу урожайн1сть останнього. Найменших зм1н за умов водного стресу зазнала величина карбоксилазнох активност! РДФКО сорту Ми~ рон!вська 808, який характеризувався найб!льшою ст1йк1стю до несп-риятливих 30BHiaiHix фактсрхв.

При пор1внянн! отриманих даних з результатами досл!джень по вивченюо вм!сту АБК в цих же сортах Triticum aestivum в контроль-них умовах 1 при водному стрес! було встановлено, що високий р!вень АБК в проростках сорту Мирон!вська 808 в контрол! та эксперимент! корелюе з б1льш низькими в пор!внянн! з 1ншими сортами значениями карбоксилазнох активност! РДФКО в нормальних умовах та стаб!льн!стю ферменту при стрес!.

Таким чином, за умов нетривалого водного стресу в!дбуваеться певне зниження величини карбоксилазнох активност1 РДФКО досл!джу-ваних сорт!в Triticum aestivum. Це е св!дченням над!йност! функц!онування першого ступеню процесу фотосинтезу. Найб!лып ст!йким до умов водного стресу виявився фермент сорту Мирон!вська 808, найб!лыи активним - сорту Киянка, що в!дпов!дае в!домостям про ст!йк!сть першого та високу врожайн!сть другого досл!джуваних сорт1в. Встановлена зворотня залежнють м1ж концентрац!ею в!льнох ендогеннох АБК та р!внем карбоксилазнох активност! РДФКО у досл!джуваних сорт1в озимо! пшениц!, що е непрямим св!доцтвом на користь ф1тогормонально1 регуляцП фотосинтетичнох активност1 на р!вн1 РДФКО.

Серед. ф!з!олог!чно активних речовин важливе м!сце пос!дають алелопагичн! сполуки, як! в залетост! в1д хх х!м!чнох природа-'та концентрацП вШграють роль стимулятор!в або ж 1нгиб!тор1в. Нами вперше було проведено вивчення впливу алелопатично активних речо-

вин на величину карбоксилазно! активност! РДФКО. Досл1джено д1ю алелопатично активних речовин, що отримували з витяжки кор!ння (1 г на 20 мл води) алич!, вишн!, мигдалю, персика, черешн! та яблун!-на фотосинтетичну активн!сть с!янц1в яблун!. Отриман! експеримен-тальн1 дан! продемонстрували, що водорозчинн!.кол1ни корешв айви, вишн! та алич! зб1льшували карбоксилазну активн!сть РДФКО листя с!янц1в яблун! б!льше, н1ж в 2 рази, тод! як кол!ни персика, че-решн! ! мигдалю практично не впливали на катал!тичну активн!сть ферменту. В той же час водорозчинн! кол1ни корен!в яблун1 знижува-ли величину карбоксилазно! активност! РДФКО ц1е1 ж культури (таб-лиця 5).

Отриман! результата сп1впадають з даними вегетацШих дослШв, якими ■ було встановлено, що при додаванн1 до грунту

Таблипя 5

Вплив алелопатично аютвних сполук на карбоксилазну акшвтсть сгянц1в яблут

Витяжка з

корен!в' Конт- Алича Вишня Айва Череш- Пер- Миг- Яб-(1 г на роль ня сик даль луня

■ • 20 мл. . • ■.. ■ води)

Величина^карбок-' силазно! актив-нбстг в-мкмоль/ -' хв.г сиро!

речовини ' - 9.0 24.3 18.0 17.8 10.8 8.8 8.6 6.4

Похибка вим1рювань обмежена 0,4 мкмоль/хв.г

тщабнених корен!в алич!, вишн! та айви с!янц1 яблун! значно прискорюють. темпи росту. При додаванн1 ж до грунту кореневих за-лишк!в яблун!, навпаки, спостер1галося пригн!чення процесу росту

с!янц1в.

Таким чином, вперше було встановлено, що алелопатично активн1

сполукн безпосередньо впливають на карбоксилазну акгивн1сть РДФКО. Характер впливу залежить в1д природи алелопатично активно! речови-ни. Зокрема, кол1ни алич1, вишн1 та айви мали позитивний вплив, а кол!ни яблун1 - негативний на активн1сть ферменту с!яни!в яблун!.

Вивчення карбоксилазно! активност1 РДФКО в стресових умовах виявило над!йн1сть функц!онування ферменту, що забезпечуе стабильность в прот!канн1 фотосинтезу 1 в;иттед1яльност! рослини. Встановлено прямий зв"язок м1ж 1нтенсивн1стю утворення стресових пол1пептид!в 1 р!внем активност1 РДФКО та зворотнш зв"язок м1ж характером накопичення АБК та ферментативною активн!стю РДФКО. В щлому к зм1ни, що в1дбуваються в активност1 ! б!осинтез1 РДФКО носять пристосувальний характер ! сприяють адаптацП рослин до стрес1в.

3. ФШогормональна резуляцгя процесге адаптацгг рослин до стресгв.

Характер д11 ф!тогормон1в на ф!з!олого-б1ох!м!чн! процеси в рослинн!й кл1тин1 мае два напрямки - стимулюючий та шг1буючий.

В!домо, що кожний з досл1днених на сьогодн! ф!тогормон!в е гкшфункцоональним, тобто приймае участь в регуляцП ц1лого ряду ф!з1олог1чних процес1в у рослин1. Так, АБК впливае на !нтен-сквн1сть фотосинтезу, напрямок б1осинтезу б1лк!в, активн!сть фер-мент1в. В той же час цитокШни та ауксини регулюють процеси под1лу кл1тин, активують !х р1ст, сприяють розвитков1 СТ!ЙКОСТ1 рослин тощо.

Л1я кожного ф1тогормону в високоспециф1чною, а характер зм1н, що в1дбуваються п1д його вшивом, заленить, як в1д самого ф1тогор-мону, так 1 в1д об"екта ди. Система гормонально! регуляцП життед!яльност! рослин е багатокомпонентною, тобто контроль над

одним 1 тим же метабол1чним процесом здхйснюсться, як правило, не одним Зитогормоном, а 1х комплексом. Д1я ф1тогормону залежить в1д його концентрацп, якою обумовлюеться як 11 напрям, так 1 1нтен-сивн!сть.

Вивчення впливу водного стресу на характер змш в процес! ут-ворення активно! ендогенно! АБК 1 можливий зв"язок м!ж ст!йк1стю рослин 1 ф!тогормоном (на приклад! 7- та 14-добових проростк1з озимо! пшениц!) показало, що неспециф!чною реакцией вс!х чотирьох досл1джуваних сорт1в ТгШсит аеэиуит на водний стрес було змен-шення довжини 1 ваги надземно! частини на фон1 суттевого зростання цих параметр!в в коренев1й частин! проростк1в. Анал!з впливу р1зного за тривал!стю та !нтенсивн!стю водного стресу на здатн!сть р!зних сорт1в озимо! пшениц! накопичувати ендогенну АБК виявив, що за вс1х умов вм!ст ф1тогормону зростае. Пор1вняння концентрац1! ендогенно! АБК в надземн!й ! коренев1й частиках проростк1в вияви-ли, що контрольн1 рослини характеризуются б1льшою к5.льк1стю ф1то-гормоку саме в надземн!й частин1. П1д д1ею водного стресу б!льших зм!н зазнавала коренева система проростк!в, вм1ст АБК в н1й зрос-тав майже в 3 рази, тод1 як р!вень ф1тогормону в надземнш частин! зб!льшувався не б!лыле, н!к в 1,5 рази (Таблиц! 6). Зростання !нтенсивност1 водного стресу супроводжувалось зб1льшенням к1ль-кост1 ф1тогормону в проростках. !4-добов1 проростки озимо! пшениц! демонстрували тендешцю до збереження високого вм!сту АБК в над-земн!й частин1 1 особливо в коренях, проте реакщя 7-добових рослин на водний стрес була б1льш виразною. Найб!льш стшкий сорт Ми-рон!вська 808 характеризувався найвищим вм!стом ф!тогормону як в контрольних, так !<в стресових умовах.

3 метою пор!вняння реакцП сорт!в озимо! пшениц! на р!зн! ви-ди стрес!в 1 визначення рол! АБК в пристосувальних процесах, нами

ВмХст в1льног ендогенноъ АБК в 7-добових проростах озимог пшенши в контролг та при водному стресг (8 нг/г сирог речовини)

конт- 1% 2% 3% 10% • 20% 30% роль ПЕГ ПЕГ ПЕГ ПЕГ ПЕГ ПЕГ

Миронгвська 803 Надземна

частина 24.3 28.5 72.9 97.2 486.3 729.3 972.5

KopeHi 12.4 37.1 49.6 62.0 372.7 496.6 620.2

Киянка

Надземна

частина 12.5 17.4 37.5 50.3 250.2 375.2 500.4

Корен1 6.3 12.8 25.2 31.5 189.5 252.2 315.5

Одеська 51

Надземна

частина 16.2 24.3 53.5 68.0 340.2 518.4 729.0

KopeHi 11.4 28.7 49.0 59.3 376.2 501.6 627.0

ОЗеська натвкарликова

Надземна

частина 18.6 27.9 74.4 83.7 409.2 576.6 781.2

KopeHi 5.6 15.1 25.2 30.8 207.2 246.2 308.3

Похибка вим!рювань обмежена 0, 2 кг/г було проведено вивчення впливу холодового та теплового температур-них стрес1в на характер накопичення ендогенно! АБК. Д1я коротко-часного 2-годинного теплового стресу (+40°С) викликала зростання вм1сту ендогенно! АБК в надземнгй частин!" вс!-х досл1джуваних сорт1в озимо! пшениц! (.Таблиця 7). Тобто, тепловий стрес викликав реакц1ю, аналог1чну водному." На фон1 загально! тенденц!! до зростання р!вня ф1тогормону були виявлен1 ! суто специф!чнг реакцп. Так, сорти Одесько! селекцП були б1льш чутливими до д1! високих температур. Вм1ст АБК в коренев1й системи досл1джуваних сорт1в теж суттево зб!льшувався в результат! теплового стресу. Причому ре-

Вмгст вгльног ендогенног АБК в 7-добових проростках озимоъ пшеницг в кошролх та при тепловому cmpeci

Bmíct АБК в нг/г сиро! речовини для:

надземног частый

Контроль Тепловий стрес (+40 С, 2 год.) котренгв

Контроль Тепловий стрес (+40° С, 2 год.)

Мирон1в-ська 808

24.6 168.3

11.2 62.8

Одеська 51

19.2 275.4

8. 4 104. 2

Одеська нап1вкао-ликова

20.8 198.1

7.9 96.8

Киянка

20. S 82.2

12.3 69.1

Похибка вим1рювань обмежена 0,2 нг/г

акц!я сорт1в Одесько! селекцП в даному випадку теж була б1льш ви-разною (Таблиця 7). Короткочасний 2-годинний холодовий (+2°С) стрес викликав посилений синтез ендогенно! АБК як в надземнш, так 1 в коренев!й частинах вс1х досл!джуваних сорт!в озимо! пшениц1, але корен! накопичували в даному випадку б1льшу к!льк!сть Ф1тогор-мону в пор1внянн1 з надземною частиною (Таблиця 8).

Найб1льший р1вень ф!тогормону було виявлено в коренях моро-зост1йкого сорту Мирон1вська 808. Таким чином, загальним як для водного, так 1 температурних стрес1в було суттеве зб1лыиення BMi-Сту ендогенно! АБК в ycix досл!джуваних сортах озимо! пшениц!. В той же час на piBHi окремих сорт!в виявлен! особливост! в проце-сах накопичення ф1тогормону, як! безпосередньо корелюють з адап-таб1льн1стю конкретного сорту. Зокрема, aapocTiñKi сорти Одесько! селекцП накопичували значн! к!лькост! ендогеннот АБК п1д час теплового стресу саме в надземнш частин!, тод1 як морозост!йкий сорт "Мирон1вська 808 акумулював 1нтенсивно АБК в коренях п1д д1ею холо-дового стресу.

Вмгст eiMHOi ендогенноi АБК в 7-добових проростах 03Ш01 шеницг в контролг та при холод овощ crwpeci

BmIct АБК в нг/г Мирон1в- Одеська

сиро! речовини для: ська 808 51

надземног частики

Контроль 22.8 19.9 Холодовий стрес

(+2 С, 2 год. ) 95.4 50.8 коренге

Контроль 20.3 18.4 Холрдовий стрес

(+2 С, 2 год.) 168.2 98.4

Одеська нап1вкар-ликова

22. О 60. 1 15. 2 52.8

Киянка

20.2 49.4 16.7 79.1

Похибка викхрювань обменена 0, 2 нг/г

Вивчення д1! алелопатично активних речовин на характер синтезу АБК проростками озимо i пшениЩ виявило, що введения в кореневе середовище ортокумарово! кислота супроводжуеться зростанням к1лькост1 ендогенно! АБК (Таблиця 9). Найб1льший р1вень ф1тогормо-ну Шсля дП стресору було заф1ксовано в коренев1й частин! сорту Одеська нап1вкарликова та в надземнш частин1 сорту Мирон1вська 808. Б1ометричний анал1з продемонстрував, що алелопатичний стрес на в1дм1ну в1д водного викликае зменшення довжини 1 ваги корен1в досл1джуваних сорт1в озимо! пиениц1, 1 под1бно водному призводить до зменшення 1нтенсивност1 росту надземно! частини рослин. Зага-лом, на фон! 4iTKoi тенденцИ до зростання вм!сту ендогенно! АБК п!д впливом алелопатично активних сполук були виявлен! i суто сор-тоспециф!чн1 реакцП рослин.

Таким чином, завдяки проведении досл1дженням було встановлено, що за умов водного та алелопатичного стрес!в в1дбуваються

BMicm einbuoï ендогенног АБК в 7-добових проростках озщог menmi в контролг та при алелопатичному cmpeci

BMÍCT АБК в нг/г сиро! речовини для:

Мирон1в-ська 808

Одеська Одеська Киянка 51 наШвкар-ликова

надземног частини Контроль

10е-5М ортокумарова

148.3

191.5

112.8

175.4

128.3

105.2

кислота коренгв Контроль

146.1

116.8

108.4

55.3

131. 9

80.5

10е-5М ортокумарова

кислота 191.5 175.4 146.1 116.8

Похибка вим!рювань обмежена О,2 нг/г зм1ни в процесах росту та розвитку р!зних сорт1в озимо! пшениц1. Зокрема, зменшуються вага 1 довжина надземно! частини рослин, тод1 як Коренева частина реагуе на pi3Hi види стресу по-р1зному. Водний стрес викликае збхльшенням коренево! маси, тод1 як алелопатичний -зменшення. Виявлен1 коливання в кхлькост! в1льно! ендогенно! АБК за pi3HHX стресових умов. Так, сп!льним для вс1х досл1джуваних сорт1в за bcíx вид!в стрес!в була тенденц!я до зб1льшення к!ль-кост! ф1тогормону. Найб!льш виразною була реакц!я на стрес сорту Мирон!вська 808. На приклад1 дослШених copTiB була виявлена ко-реляц1я м1ж ступеней жарост1йкост1 сорту та його здатн1стю до ут-ворення значно! к!лькост1 ендогенно! АБК в надземнш частин1, а також м1ж морозост1йк1стю сорту та його здатн1стю до накопичення велико! к1лькост1 ендогенно! АБК в коренев1й частин! проростов. Встановлено, що найб1льш стшкий до негативних вплив!в сорт озимо! пшениц! Мирон!вська 808 характеризувався найвищим bmíctom ендоген-

- 33 -

но! АБК в контрольних та стресових yjMOBax.

Зм1ни в Характера утворення АБК в рослинах у в1дпов!дь на стрес носять ун1версальний характер i !х можна 1дентиф1кувати, як неспециф1чну рёакц!ю живого орган!зму на несприятлив1 зовншн! фактори. Тобто, суттеЕе зростання к1лькост1 ф1тогормону в екстре-мальних умовах е одн1ею з складових адаптац1йного синдрому рослин. Здатн1сть до ивидкого нагромадження АБК в умовах стресу tícho пов"язана з розвитком ст!йкост! рослин.

Зрозум1ло, що на р!зноман1тн! стресов1 подразнення реагуе не лише 1нгиб!торний ф1тогормон АБК. Тому нами було проведено досл1дження реакцП на температура стреси ф1тогормонально! систе-ми на приклад! стимулюючих ф!тогормон1в - ЮК та циток!н!н1в. Д!я короткочасного 2-годинного теплового стресу (+40°С) супроводжува-лась певними змшами в характер! утворення ЮК в досл1джуваких сортах озимо! пшеница. Так, к!льк!сть ф1тогормону в надземн1й час-тин! coptíb Мирон1вська 808 та Одеська нагивкарликова збхльшува-лась, а у copriB Киянка та Одеська 51 спостер1галось зменшення BMiCTy ЮК. Реакд!я коренево! системк була б1льш однор1дною. Лише проростки сорту Мирон1вська 808 зб1льшували к1льк!сть ф1тогормону в коренях п!д д!ею теплового стресу. Bei !нш! сорти зменшували BMiCT ф!тогормону, а у сорту Одеська 51 реакщя на стрео була найбхльи виразною (Таблиця 10). Холодовий стрес по-р1зному впливав на накопичення ЮК в керенях i надземн!й частин1 проростов озимо! пшениц. Якщо п1д впливом низьких температур в коренях спостер!га-лося зменшення к1лькост1 ф!тогормону, то надземна частина bcíx досл!джуваних coptíb, KpiM сорту Киянка, зб!льшувала к1льк!сть ЮК (Таблиця 10). Тобто зм!ни в характер! утворення ендогенно! ЮК у вШов!дь на температурн! стреси носять сортоспециф!чний характер; загальним для вс!х дос.Иджуваних coptíb озимо! пшениц! було змен-

BMicm ÍHdonin-3-omoeoi кислот в 7-добових проростках озимог пшениц i в nomponi па при температурних стресах

Bmíct I0K в нг/г сиро! речовини для:

тдзетог частини

Контроль Тепловий стрес (40° С, 2 год.)

коренгв

Контроль Тепловий стрес (40 С, 2 год. )

надзежог частини

Контроль Хододовий стрес (2° С, 2 год.)

коренгв

Контроль Хододовий стоес (2° С, 2 год".)

Мирон!в-ська 808

93.4 254.7

7.8 11.8

93.4 844.0

7.8 5.0

Одеська 51

202.5 114.1

68.6 3.7

202.5 269.8

68.8 38. 2

Одеська Киянка нап!вкар-ликова

80.4 284.5

48.9 24.6

80.4 354.4

48.2 9.4

453. 0 108.7

21. 0 4.5

453.0 66.8

21.0 3.2

Похибка вим1рювань обмежена 0, 2 нг/г

шення к!лькост! ф!тогормону в коренев1й частин!. В той же час було встановлено, що в надземн1й частин1 проростк1в сорту Мирон!вська 808 за умов холодового стресу акумулюються найб1льш1 к1лькост1 ГОК, що корелюе з високою морозост!йк1стю цього сорту. Жарост1йк1 сорти Одесько! селэкцП характеризувалися найб1льшим bmIctom ®íto-гормону в коренях в контрольних умовах.

Анал!з характеру зм!н iihtokíhíhíb п1д час температурних

cTpeciB продемонстрував, що реакц!я окремих сорт!в мае як cnlJibHi, так i специф1чн! ознаки. Зокрема, короткочасний тепловий стрес приводив до зростання к1лькост1 ендогенних uhtokíhíhíb в надземнш частин! у вс1х, кр1м сорту Одеська нап1вкарликова, досл!джуваних сорт1в. АналоПчна картина спостер1галась i в коренях проростов, за Еиключенням сорту Киянка. Реакц!я на холодовий стрес в над-земн1й частин! проростк1в була под1бна т1й, що спостер1галася при дП високих температур. Натомгсть в коренях п!д д1ею низьких температур в1дбувалося зменшення к1лькост1 циток1н1н!в (Таблиця 11). Найб1льш виразн! зм1ни були у проростк!в сорту Мирон1вська 808 та Киянка.

Таблиця 11

Bndcm i¡moKÍHiHie в 7-добових проростах озимог тепицг в кошролг та при температурта стресах

Вм1ст циток1н1н1в

в нг/г сиро! речовини цля:

надземног частюГ

Контроль Тепловий стрес (40° С, 2 год.)

коречгв

Контроль Тепловий стрес (40° С, 2 год.)

надземног частини

Контроль Холодовий стрес (2 С, 2 год.)

корвнгв

Контроль Холодовий стрес (2° С. 2 год.)

Mhpohíb ська

81.2 235.8

198. 1 290.2

81. 3 137. 1

198. 1 4. 1

Одеська 51

168. О 544.4

119. 9 170.6

168. 1 195. 1

120.0 8.9

Одеська HaniSKap-ликова

343. 9 190.6

89. О 205.6

343.1 227.6

89.6 60.2

Киянка

124.2 754.7

408.2 10.1

124.2 173. 1

406.2 15.9

Похибка вим1рювань обмежена 0,2 нг/г

Таким чином, температурн1 стреси викликали як сп!льн1 (неспе-циф1чн1), так 1 суто сортов! (специф!чн!) реакцН ф!тогормонально! системи рослин, як! сприяли адаптацП до впливу несприятливих зовн1ин1х фактор1в. АБК, як природний 1нг1б1тор росту, актив!зуе процеси стабШзацП в рослинних кл1тинах у в1дпов!дь на р!зно-ман!тн1 стреси. Виявлено пряму залежн!сть м1ж 1нтенсивн1стю утво-рення ендогенно! АБК за умов стресу 1 сНшистю рослин. Встановле-но, що у в!дпов1дь на температуры! стреси баланс ф1тогормон!в зм1нювався в б1к зб1льшення к!лькост1 гормон1в-стимулятор!в в кл1тинах надземно! частини рослин, що супроводжувалось загартуван-ням останн!х. В реакц!! ф1тогормонально! системи на р1зноман1тн1 види стрес!в виявлен1 сортоспециф!чн! ознаки, що дозволяв викорис-товувати анал!з гормонального складу як тест в д1агностиц! ст1йкост! рослин до стрес!в.

4. Макроф1з1олог1чт та ол1годинамгчкг речовини в загальнгй стратеги адаптацП рослин до стресгв.

Процес адаптацИ рослин до стрес!в штегруе р1зноман!тн! пристосувальн1 зм1ни, як1 в1дбуваються на р1зних орган!зац!йних р!внях 1 в ц!лому формують адаптац!йний синдром. Важливе мхсце в адаптацП рослин до стрес!в належить пристосувальним зм!нам, як1 в1дбуваються з б1лками та ф!тогормонами. Саме тому проведен! нами досл!дження були спрямован1 на вивчення характеру та з"ясування б1олог!чного значения макроф1з1олог!чних (б1осинтез б!лк!в, !х ферментативна активн!сть) та ол1годинам1чних (фИогормональний комплекс) перетворень в процесах адаптацП рослин до стрес1в.

Адаптац1я рослин до р1зноман!тних негативних вплив!в передба-чае моб1л1зац1ю або ж формування в!дпов!дних систем ст!йкост1. В

основ1 таких явищ знаходиться диференц1йна зм!на активност! гене-тичкого апарату, яка супроводжуеться в!дпов1дними корективами в б1осинтез1 б!лк1в.

Розглядаючи $1з1олого-б1ох1м1чн1 механ!зми адаптацП рослин до стрес1е, можна стверджувати, що в !х основ1 знаходяться як!сн1 та к1льк1сн1 перебудови в б!осинтез1 быка. Б1льш чутливими до екстремальних навантажень зиявилися легкорозчинн1 б1лки, як! заз-навали суттевих як!сних та кхльк1сних зм1н при стресових умовах. Зменшення вм1сту легкорозчинних 61лк1в п!д час негативних вплив!в свхдчить про активацхю процес1в б1одеградац11 в несприятливих умовах оточуючого середовща. Стресов1 навантаження супроводнувалися б!осинтезом стресових полшелтид!в, серед яких у досл!днуваних троп1чних 1 субтроп1чних рослин було ].дентиф1ковано 6 високо- та 12 низькомолекулярних б1лк1в. Встановлено також, що синтез окремих. БТШ мае м1сце в контрольних умовах. 70 кД пол1пептид, який було хдентифкчовано за умов вс1х стресових навантажень, е складовою неспециф1чного адаптац1йного синдрому рослинного орган1зму. Росли-ни, здатн1 до утворення значнох к1лькост1 стресових пол!пептид1в, характеризуются високою ст1йк1стю 1 спроможн1 1снувати в несприятливих умовах. Як1сний та к1льк1сний склад стресових пол!пептид!в визначаеться видом рослини та характером екстремального навантаження. Анал1з стресових пол1пептид1в дозволяв попередньо визначи-ги. як рослина перевесе д!ю стресу. Стресов! б1лки сприяють адап-гацП рослин, 1 хоча хх б!олог1чна функц!я не е до кшця з"ясова-ною, достоменно встановлено прямий зв"язок м1ж 1х утворенням 1 ст1йк1стю рослин.

Детальний аналхз л1тературних даних та власних досл!джень адаптац1йних перетворень за стресових умов дозволяе стверджувати, що ЮТуе принайми! два р1вн1 ст1йкост1: структурний та мета-

бол1чний. Адаптац1я на структурному р1вн! в!дбуваеться за рахунок зм1н у швидкост!.та напрямку бЮсинтезу окремих молекул та 1х компонент 1в. Метабол!чний р!венъ мае в основ! зм!ни функц!онально! активност1 р!зних систем рослинно! кл!тини. Вивчення впливу нега-тивних факторгв на величину карбоксилазно! активное^ РДФКО проде-монструвало здатн1сть рослин збер1гати фотосинтетичну д!яльн!сть в умовах стресу на достатньому для життезабезпечення р1вн1. Величина карбоксилазно! активност1 РДФКО та 1нтенсивн1сть б1осинтезу П су-бодиниць е складово! адаптац!йного синдрому рослинного орган!зму та показником його адаптац!йного потенц1алу. Збереження певного р1вня б!осинтезу молекул б1лка, зокрема його великих субодиниць, що е нос1ями катал1тично1 активност!, та ферментативно! активност1 РДФКО в стресових умовах сз!дчить про над!йн1сть функц1онування фотосинтетичного апарату в ц!лому ! прот1кання першого ступени процесу фотосинтезу зокрема. Здатн!сть рослин в1дновлювати р1вень карбоксилазно! активност! РДФКО п!сля стресових навантажень св1дчить про те, що в екстремальних умовах в!дбуваються конфор-мацхйн! перебудови в молекул1 б1лка, як1 носять зворотн1й характер. Зм1ни в б1осинтез! та активност! РДФКО е складовою загально! реакц1! бШово! системи рослин на стрес.

Здатн1сть рослин до 1нтенсивного синтезу БТШ за умов стресу та наявност1 значно! к!лькосг! стресових б1лк1в в контрол! корелюе з! збереженням високого р1вня карбоксилазно! активност1 РДФКО в екстремальних умовах. Тобто, стресов! б1лки е захисним бар"ером на шляху д!1 негативного фактора на ферменти циклу Кальв!на. Зм1ни в б1осинтез! та активност! РДФКО впливають на ст1йк!сть рослин. Вони е складовою системи над!йност1, яка дозволяе рослинному орган1зму перенести стресове навантаження ! пристосуватися до !снування в екстремальних умовах.

Поряд з макромолекулами в процесах адаптацП значку роль вШграють ол!годинам!чн! сполуки. В результат1 власних досл!джень вивчен! особливост! утворення ключових ф1тогормон1в: АБК, ЮК та циток!н1н1в в р!зних сортах озимо! пшениц! у в!дпов1дь на р1зно-ман1тн1 стресов1 подразнення 1 з"ясовано зв"язок м1ж зм1ною в Ф1тогормональному баланс! та розвитком ст1йкост1 рослин. Шдтверд-жено, що зм!ни в характер! утворення АБК в рослинах у в1дпов!дь на р!зноман1тн1 стреси нссять ун!версальний характер 1 !х можна В1днести до неспециф!чного адаптац!йного синдрому. ЗдатШсть до швидкого" нагромадження ф1тогормону в стресових умовах корелюе з розвитком ст1йкост1. Вперше вивчено вплив алелопатично активних сполук на процес утворення АБК в листках ! коренях проростк!в р!зних сорт1в озимо! пшениц!. В результат! п!дтвердкено ун1вер-сальн1сть реакц!! рослин на р!вн! б1осинтезу ф1тсгормону на стрес 1 його зз"язок з ст!йк1стю останн1х. Встанозлено кореляц!ю м!ж здатн!стю рослин до швидкого нагромадження АБК та збереженням ви-сокого р1вня карбоксилазно! активност! РДФКО, що св1дчить про вплив ф!гогормону на 1нтенсивн1сть фотосинтетичного процесу.

На в1дм1ну в!д АБК процес утворення ЮК та циток1н1н!в носив не лише сортоспециф1чний характер, а й в!др1знявся в залежност! в1д виду стресу. Зокрема, за умов тривалого водного стресу спос-тер1галось пригн!чення б!осинтезу ЮК та циток1н1н!в, хоча в перил години негативного впливу в!дбувалось певне зростання вм1сту сти-мулюючих ф!тогормон1в.

Вивчення особливостей накопичення !ндол1л-3-оцтово! кислоти виявило, що в умовах холодового стресу значно зменшуеться р1вень ф!тогормону в ксренев1й частин! вс!х досл1джуваних сорт1в озимо! пшениц!, тод1 як р!вень ф!тогормону в надземшй частин1 у р!зних сорт!в зм1нювався по-р1зному. Тепловий стрес, як ! холодовий, суп-

роводжувався р1зким зменшенням вм1сту .ЮК в коренях вс!х досл1джу-ваних сорт!в озимо! пшениц!. Надземна частина жарост1йких сорт!в накопичувала значно б!льш! к1лькост1 ф!тогормону в пор1внянн! з !ншими досл1джуваними сортами та контролем.

В умовах теплового шоку спостер!галося зб!льшення вм!сту ци-ток!н!н!в в коренев1й частин! сорт!в озимо! пшениц!, тод1 як ре-акц!я фхтогормокально! системи надземно! частини проростк1в на стрес носила сортоспециф1чний характер. При холодовому стрес! вм1ст циток!н1н!в значно зростав в надземн!й частин1 холодосПйких сорт!в в пор!вняша з жарост1йкими, тод1 як р1вень ф!тогормону в коренев!й частин1 значно зменшувався у вс1х вивчених сорт1в, що св1дчить про 61лы11 високу Чутлив1сть ф1Т0Г0рМ0Н1В К0р1ННЯ до холо-дового стресу.

Таким чином, вперше встановленх сортов! особливост1 в накопи-чеши .ендогенних ф1тогормон!в та !х баланс1 у рослин озимо! пшениц! в умовах р1зноман1тних стрес1в. Встановлена кореляц!я м!ж хо-лодост1йк!стю сорту та його здатн!стю до накопичення значно! к1ль-кост1 ендогенно! АБК в кор!ннях проростк1в та зб!льшенням рхвня циток1н1н!в в надземн!й частин1 рослин. В той же час !дентиф!кова-но пряму залежн1сть м1ж ступеней жарост!йкост1 сорту та його спро-можн1стю до накопичення значних к1лькостей ендогенно! АБК та ЮК в надземн!й частин! та циток!н1н1в в коренев1й частин1 пророслтив озимо! пшениц1.

Вперше вивчено особливост1 утворення ендогенно! АБК в кор1ннях та надземн!й частин1 проростк!в озимо! пшениц у в1дпов1дь на д1ю алелопатично активних речовин. Встановлено, що алелопатичний стрес супроводжуеться зб1льшенням р1вня ендогенно! АБК, 1 цей процес мае сортоспециф1чний характер.

Встановлено, що б!осинтез б1лк1в та !х ферментативна ак-

тивн1сть т!сно пов"язан1 з1 зм1нами в ф1тогормональному баланс!, як1 вхдбуваються при стресах. Зисокий р1вень АБК в контрол! коре-люе з низькими значениями карбоксилазно! активност1 РДФКО з одного боку, та б1льшою стаб1льн!стю фермента - з другого.

В той же час п!движения вм!сту АБК п!д час стресу викликае спад актквност1 та бЮсинтезу ферменту та фотосинтезу в ц1лому. ФНогормони активуючо! дП, навпаки, справляють позитивний вплив на б!осинтез 1 ферментативну активн1сть РДФКО.

ОСНОВН1 ВИСНОВКИ I ЗАКЛЮЧЕНИЯ

1. Процес адаптацП рослин до стрес!в супроводжуеться суттевими к1льк!сними та як!сними зм1нами в б1осинтез1 б1лк1в. Здатн1сть до тнтенсивного утворення стресових пол!пептид1в корелюе з розвитком ст!йкост1 до конкретного стресору. Б1лки е складовою системи над1йност1, вони сприяють адаптацП рослин в екстремальних умовах.

2. Стресов1 умови впливають переважно на якЮний та к1льк1сний склад легкорозчинних б1лк1в. Зменвення вм1сту легкороз-чинних б!лк1в п!д час негативних вплив!в св!дчить про актив1зац1ю процес1в б1одеградацП з несприятливих умовах навколишнього сере-довица. В той же час з рослинних кл1тинах за екстремальних умов спостер!гаеться синтез стресових пол1пептид1в, як1сний 1 к1льк!сний склад яких залежить, як в1д виду 1 1нтенсивност1 стре-сового назантанення, так 1 в1д виду рослини.

3. Реакц1я б!лк1в рослин на р1зноман1тн1 стресов! подразнення мае як сп1льн1, так 1 специф!чн1 ознаки. 1дентиф1кац1я 70 кД пол1пептиду за умов вс!х зид1в стрес1в св1дчить про те, що цей б1лок е неспециф1чним стресовим компонентом, що входить до складу

загального адаптащйного синдрому. Анал1з стресових пол1пептид1в дозволяе попередньо визначити, як рослина перенесе д1ю стресу.

4. Встановлено, що р!зн1 стресов1 навантаження негативно впливають на прот!кання першого ступени процесу фотосинтезу. В той же час величина карбоксилазно! активност! ключового ферменту процесу фотосинтезу РДФКО збер!гаеться на певному р1вн1, а п1сля зак!нчення негативного впливу повертаеться до контрольного р1вня.

5. Доведено, що м1ж реакц!ею на тепловий стрес РДФКО та здатн!стю кл1тин до б1осинтезу БТШ 1снуе прямий зв"язок. Умови теплового стресу найменш впливають на величину карбоксилазно! активност! РДФКО тих вид1в рослин, як1 здатн1 синтезувати значн! к!лькост1 БТ1Д, а ст1йк1сть рослин до д11 високих температур безпо-середньо обумовлена здатн!стю до збереження катал!тично! актив-н0ст1 РДФКО.

6. Над1йн1сть функц1онування ферменту РДФКО п1д впливом умов тривало! динам1чно! невагомост! та алелопатично активних сполук забезпечуе стаб!льн1сть в протшанн! фотосинтезу 1 життед1яльност1 рослини в цыому. Зм1ни в активност1 РДФКО за стресових умов но-сять пристосувальний характер 1 спрямован1 на адаптац!ю рослин.

7. Б1осинтез б!лк1в та 1х ферментативна активн1сть т1сно пов"язан1 з! зм!нами в ф1тогормональному баланс!, як! в!дбуваються при стресах. Високий р1вень ендогенно! АБК в контрол1 корелюе з низькими значениями карбоксилазно! активност1 РДФКО та б1льшою стаб1льн1стю фермента. Тобто, ф!тогормон певним чином впливае на прот!кання процесу фотосинтезу в рослинах, регулюючи активн1сть ключового ферменту РДФКО.

8. Встановлено, що здатн1сть до швидкого нагромадження ендогенно! АБК п1д д!ею р!зноман!тних стресових навантажень корелюе !з ст!йк1стю рослин. Виявлено сортов! особливост! в процес! накопи-

чення ендогенно! АБК п1д час стрес1в та ■ продемонстровано ун!вер-сальн1сть реакцП рослин на р!вн1 АБК на р!зноман!тн1 стреси.

9. Доведено, що на в!дм1ну в!д АБК процес утворёння гор-мон1в-стимулятор!в ЮК та циток1н1н!в носив не лише сортоспе-циф1чний характер, а 1 в!др!знявся в залежност! в1д виду стресу. Умови холодового та теплового стресу викликали зростання вм!сту ендогенно! ЮК в надземн!Й частин! на фон! зменшення к1лькост1 ф1тогормону в коренях. Водночас, тепловий стрес супроводжувався зб!льшенням цитокШн!в в коренев!й систем!, тод1 як реакгЦя над-земно! частини рослин носила сортоспециф!чний характер. Холодовий стрес супроводжувався зростанням к!лькост1 циток1н!н1в в надземн1й частши 1 значним змениенням ф1тогормону в коренях.

10. Вперше встановлен1 сортов! особливост1 в акумуляцП ендо-генних ф1тогормон1в та !х баланс! в умовах р!зноман!тних стрес1в. Встановлена кореляц1я м1ж холодост!йк1стю сорту та його здатн1ств до утворёння значно! к1лькост1 АБК в коренях та зб!льшення р1вня циток!н1н!в в надземн1й частин1 рослин. Водночас виявлена пряма залежн!сть м!к жгрост!йк1стю сорту та його спроможн!стю до акумуляцП значних кыькостей АБК та ЮК в надземн!й частин! та ци-ток1н!н1в в коренев!й систем! рослин.

11. В основ1 Ф1з1олого-б!ох1м1чно1 реакцП рослин на стрес знаходяться перетвсрення макроф!з1олог!чних (б1осинтез 61лк1в, !х ферментативна активн1сть) та ол!годинам1чних (фИогормональний комплекс) речовин. Зм!ни в бЮсинтез! 61лк1е, !х ферментативн1й активност1, фхтогормональнсму баланс! е взаемопов"язаними ! взаемообумовленими. Саме ц! сполуки визначають особливост! росту 1 розвитку, як1 й обумовлюють адаптации! мозкливост1 орган!зму. Пристосувальн! перетворення б1лкових макромолекул та Ф1тогормон1в лежать в основ! ф!з1олог!чних мехак1зм!в адаптацП.

12. Доведена можлкв1сть використання б1лк1в та ф1тогормон1в як тест-системи для визначення здатност1 рослин адаптувагися до екстремальних вплив1в.

Ус1 ц1 висновки дозволяють стверджувати, що значний експери-ментальний матер1ал, який було отримано в результат! багатор1чних досл1джень, та анал!з л!тературних даних гйдтвердили нашу робочу г1потезу, покладену в основу дисертац1йно! роботи - пристосувальн! перетворення б!лкових макромолекул та ф!тогормон1в лежать в основ! ф!з1олого-б!ох!м1чних механ1зм1в адаптацП рослин до стрес!в.

Р1знсман!тн1 стресов1 навантанення призводять до низки взаемопов"язаних зм1н в процесах б!осинтезу 51лк1в, !х ка-тал1тичн1й активкост1 та утворенн! окремих ф!тогормон1в. Ц1 зм1ни носять як неспециф1чний, тобто притаманний для будь-якого виду стресу 1 рослини. так 1 суто специф1чний, 1ндив1дуальний характер. М1ж процесом б!осинтезу б!лк1в, !х ферментативною актившстю та Ф1тогормональним балансом 1снуе взаемозв"язок 1 взаеморегуляц1я. В свою чергу зм1ни в характер! утворення пол!пептид1в та акумуляцп ф!тогормон1в призводять до зм1н в ст1йкост1 рослин.Приймаючи до уваги, що прогягом !снування рослинн! орган1зми повсякчас присто-совуються до умов оточуючого середовища, в якому вони перебувають, можна стверджувати, що адаптивн! зм!ни мають м1сце протягом всього еволюц!йного процесу. Таким чином, пристосувальн! перетворення макроф1з1олог1чних (б1осинтез б!лк1в та !х катал1тична активн!сть) -та ол1годинам1чних (ф1тогормональний статус) речовин сприяють пе-реб1гу еволюц1йного процесу в целому.

СПИСОК ОСНОВНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛ1КОВАНИХ ПО TEMI ДИСЕРТАЦП

1. Ситник K.M., Комарницький I.K., Косаювська I.B. Д-рибуло-зо-1,5-дифосфаткарбоксилаза // Укр.бот.журнал. - 1977,- 34. - N 3.

- С.230-239.

2. Комарницький I.К., Косак1вська I.B. Д-рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилаза Nlcotiana tabacum // Укр.бот.журнал. - 1978,- 35.

- N 2. - С. 154-157.

3. Косаковская И.В., Комарницкий И.К., Глеба Ю.Ю., Ситник K.M. Рибулодифосфаткарбоксилаза рода Nlcotiana // В кн.: "Фотосинтетическая ассимиляция С02 и фотодыхание", Изд-во Болгарской АН, София. - 1979,- С.44-49.

4. Косаковская И.В., Комарницкий И.К., Чернядьев И.И., Доман Н.Г. Анализ полипептидного строения и карбоксилазной активности рибулозодифосфаткарбоксилазы некоторых видов и гибридов табака // Физиол. я биохим. культ.раст. - 1982. - 14, N 2. - С.138-142.

5. Косаковская И.В. Рибулозодифосфаткарбоксилаза: особенности биосинтеза и суб"единичной структуры // Физиол. и биохим. культ.раст. - 1982. - 14, М 5. - С.419-427.

6. Косаковская И.В., Шмигсвская В.В. Видовой полиморфизм рибулозодифосфаткарбоксилазы и методы его изучения // Физиол. и биохим. культ.раст. - 1984. - 16, N 4. - С.315-324.

7. Косак1вська 1.3., Шмиговська В.В., Черняд"ев I.I. Б1ох1м1чна характеристика 6Likíb вид1в родина Orcíiidaceae // Укр. бот. журнал. - 1984,- 41. - N 5. - С. 51-54.

8. Черевченко Т.М., Шмиговська В.В., Косак1вська I.В., Чер-няд"ев I.I. Вплив умов тривало! динам1чно! невагомост1 на б!лки рослин родини Orchldaceae // ДоповШ АН УРСР. - 1984,- N5. -С.75-77.

9. Шмиговська В.В., Косак1вська I.B. Studies of some bioclie-mioal characteristics of proteins from orchids // В кн.: Plant Metabolism Regulation", Sofia, Bulgaria. - 1984. - P.150-153.

10. Черевченко T.M., Майко Т.К., Богатырь В.Б., косаковская И. В. Перспективы использования тропических орхидей для космических исследований // В сб.: "Космическая биология и биотехнология". К.: Наук.думка, - 1986. - С. 41-53.

11. Шмиговская В.В., Косаковская И.В. Влияние экстремальных условий окружающей среды на белки листьев тропических и субтропических растений // Доклады АН УССР. - 1986. - N 8. - С.84-86.

12. Косаковская И.В., Шмиговская В.В. Изучение белково-фер-ментатиЕной системы растений в связи с адаптацией в интерьерах различных типов // Тр.Всесоюзной конференции "Экологические и физио-лого-биохимические аспекты антропотолерантности растений", Таллин, - 1986. - С.63-66.

13. Косаковская И.В. Белки растений при стрессах // Физиол. и биохим. культ.раст. - 1988. - 20, К 2. - С.107-117.

14. Косаковская И.В., Майдебура Е.В., Бамбура М.A. The effect of water stress on protein synthesis, accumulation of ABA and carboxylase acctivity of RuDPCase from Triticum aestivum L. У/ В кн.: "Mineral nutrition and photosynthesis", BAN, Sofia, - 1988. -P.296-301.

15. Косаковская И.В., Майдебура Е.В. Фитогормональная регуляция процессов адаптации растений: роль абсцизовой кислоты в устойчивости к стрессам // Физиол. и биохим. культ.раст. - 1989. - 21, N 4. - С. 315-321.

16. Косаковская И.В. Роль белкозо-ферментативной системы высших растений в процессах адаптации // В сб.: "Интродукция и акклиматизация растений". К.: Наук.думка. - 1989. - N И. - С.69-73.

17. Майдебура Е.В., Чернядьев И.И., Косаковская И.В. Измене-

ние уровня АБК и активности РДФКО в различных сортах Triticum aes-tivum L. в условиях еодного стресса // Доклады АН УССР. - 1989. -N6. - С. 65-68.

18. Косаковская И.В., Майдебура Е.В. Особенности аккумуляции АБК и активность РДФКО сортов Triticum aestivum L. при водном стрессе // Физиол. и биохкм. культ, раст. - 1990. - 22, N 1. -С. 74-79.

19. Черевченко T.M., Косаковская И. В. Perspective of tropical Orchids in space research // In: Orchid Biology: Reviews and perspectives. Timber Press. Portland, Oregon, USA. - 1990. -P.251-263.

20. Косак1вська I. В., Майдебура O.B. Акумуляц1я абсцизово! кислота проростками Triticum aestivum L. як в1дпов1дь на водний, температурний та алелопатичний стреси // Укр. бот. журнал. - 1994. -51, N4. - С. 88-93.

21. Косак1вська I.B. Д-рибулозо-1,5-дифосфаткарбсксилаза ок-сигеназа в умовах стресу: особливост1 б1осинтезу та ферментативно! активност1 // Укр.бот.журнал. - 1996.- 53. - N 1/2. - С.74-79.

22. Косак1вська I.B. 0собливост1 фушшдонування бШово! сис-теми рослин в умовах стресу // Укр.бот.журнал. - 1996,- 53. - N 3. - С. 238-251.

- Косаковская И. В. Физиолого-биохимические основы адаптации растений к стрессам. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.12 - физиология растений. Киевский университет имени Тараса Шевченко. Киев, 1997. Диссерташей является рукопись.

Защищается докторская диссертация, посвященная исследованию реакции белковой и фитогормональной систем растений на различные виды стрессов. Установлено, что регуляция процессов адаптации растений к стрессам осуществляется при участии макрофизиологических и олигодинамических веществ белков и фитогормонов. Процесс адаптации растений сопровождается существенными количественными и качественными изменениями в биосинтезе белков. Способность к интенсивному образованию стрессовых полипептидов влияет на развитие устойчивости к конкретному стрессору. Доказано, что белки являются составной системы надежности, они -способствуют адаптации растений в экстремальных условиях. Установлено, что разнообразные стрессовые нагрузки негативно влияют на протекание первой ступени процесса фото-'синтеза. Впервые изучено влияние условий длительной динамической невесомости и аллелопатически активных веществ на величину карбок-силазной активности РДФКО. Установлена прямая связь между способностью растений к синтезу БТШ и сохранением карбоксилазной активности РДФКО в условиях стресса.

Доказано, что биосинтез белков и их ферментативная активность тесно связаны с изменениями в балансе фитогормонов, которые происходят при стрессах. Установлено, что под действием различных стрессов существенно увеличивается содержание эндогенной АБК в растениях. Впервые исследовано влияние аллелопатически активных соединений на процесс биосинтеза фитогормона, а также установлены сортовые особенности в аккумуляции эндогенных фитогормонов и их

балансе при различных стрессах. Установлена взаимосвязь между способностью к накоплению АБК в корнях и цитокининов в надземной части и холодоустойчивостью растений, а также между жаростойкостью сорта и накоплением АБК и ИУК в надземной части, а цитокининов в корнях растений. Доказано, что изменение в биосинтезе белков, их ферментативной активности и фитогормональном балансе являются взаимосвязанными и взаимообусловленными, а приспособительные изменения белковых макромолекул и фитогормонов находятся в основе физио-лого-биохимических механизмов адаптации.

Результаты, полученные в ходе исследований, позволяют использовать белки и фитогормоны в качестве тест-систем при определении способности растений к адаптации в экстремальных условиях.

Brief information

Kosakivska I.V. Physiological and biochemical aspects of plant adaptation to stresses.

Thesis for doctorate"s degree (biological sciences). Speciality 03.00.12 - Plant Physiology.

Taras Shevchenko University, Kyiv, 1997,

Thesis is manuscript.

The doctor dissertation is presented concerning investigation of reaction of proteins and phytohormons of plants on different stresses. It was shawn that in regulation of plant adaptation take place proteins and phytohormones. The response of proteins of higher plants on different stresses was analyzed and systematized. The role of changes in biosynthesis of proteins in plant adaptati-

on and development of tolerance was Identified. The character of enzyme reaction (RuDPCase) to stresses was studied.

Accumulation of endogenous ABA, IAA and cytokinins was studied under water, temperature and allelopathic stresses. The ability of plants to accumulate phytohormons under stresses was connected with tolerance. Changes in proteins synthesis, enzyme activity and phytohormons status determine the physiological and biochemical aspects of plant adaptation to stresses.

KjiiOHOBi слова: стрес, адаптац1я, б1осинтез б1лк.1в, фермента-тивна активность, баланс ф1тогормон1в, ст1йк1сть, РДФКО, АБК, ЮК, циток1н1ни.