Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиолого-биохимическое обоснование гетероспермии кукурузы (азотный обмен)

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-биохимическое обоснование гетероспермии кукурузы (азотный обмен)"

ЮЖВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. ТАРАСА ШЕВЧЕНКО

На правах рукописи

НГУЕН ТХИ ТХАНЬ ТХУ

УДК (581.1+581.19):(631.52+633.15)

ФИЗИ0Л0Г0 - БИОХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ГЕТЕРОСПЕРМИИ КУКУРУЗЫ ( Д30П1Ш? ОБМЕН )

03.00.12 - физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание научной степени кандидата биологических наук

Киев - 1995

РГ6 ОД

2 2 М'Й 15Г-5

Диссертация является рукописью.

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии растений и микробиологии Крымского сельскохозяйственного института им.М. И. Калинина и кафедре биохимии Симферопольского государственного университета им. М.В. Фрунзе. Научные руководители : доктор сельскохозяйственных наук , '

профессор МАКРУШИН Николай Михайлович кандидат биологических наук, доцент ЗАЛЕВСКАЯ Ирина Николаена' Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор ВОЙЦИЦКИЙ Владимир Михайлович кандидат биологических наук, ГЕНЕРАЛОВА Валентина Николаевна Ведущая организация: Мироновский институт пшеницы Украинской Академии Аграрных Наук им. В.Н. Ремесло Защита состоится Щр 1995 г. в часов на заседа-

нии специализированного совета Д 01.01.07 при Киевском университете им. Тараса Шевченко по адресу: 252 127, г.Киев, проспект Глуткова, 2, корпус 12 (биофак). ПОЧТОВЫЙ АДРЕС: 252033, Киев-33, ул. Владимирская 64,

Киевский университет, биологический факультет спецсовет Д 01.01.07

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 'й£" 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук, профессор А. В. БРАЙ0Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Одним из важных условий получении максимального выхода продукции при высоком ее качестве и низких издержках является повышение урожайности сельскохозяйственных культур. При этом учитывается сложный комплекс факторов: сорт, предшественник, подготовка почвы к посеву, уход за посевом и др. Однако, соблюдение всех правил возделывания культур дает максимальный эффект лишь тогда, когда для посева отобраны семена с максимальным уровнем посевных и урожайных качеств.

Как известно, семена многих сельскохозяйственных культур об ладают высокой степенью гетероспермии, т.е. разнокачественны по анатомо-морфологическим. физиолого-биохимическим, генетическим признакам. Установлено,что наиболее выраженной гетероспермией обладают семена кукурузы, обусловленные особенностями строения початка.

Исследования последних лет (Н.М. Макрушин, 1985,1989; Б.М. Черемха, 1989; Е.М. Шабанова, 1992) продемонстрировали, что одним из показателей, определяющим биологические свойства посевного материала, является форма семени, выражаемая соотношением его линейных размеров - ширина:толщина:длина (Ь:а:1)- Форма семени является генетически обусловленным признаком и реализуется через систему синтеза органических веществ и характера их распределения в зерновке.

В связи с вышеизложенным представляет определенный интерес проведение исследований по раскрытию физиолого-биохимических механизмов гетероспермии и обоснованию отбора семян по биохимическим показателям.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение посевных и урожайных свойств посевного материала кукурузы в зависимости от динамики веществ при формировании и прорасга

нии семян и установление биохимических тестов прогнозирования продуктивности растений.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: •исследование динамики запасных белков, свободных аминокислот, нуклеиновых кислот и протеолитической активности ферментов в процессе формирования семян кукурузы;

- изучение уровня запасных азотистых веществ ( общего белка, свободных аминокислот) и др. в семенах гибридов кукурузы в зависимости от формы зерновки;

изучение динамики общего белка, свободных аминокислот, нуклеиновых кислот и активности протеолитических ферментов при прорастании семян кукурузы;

- изучение посевных и урожайных свойств семян кукурузы в зависимости от сроков уборки и формы зерновки;

- выявление биохимических маркеров прогнозирования урожайных свойств семян кукурузы.

Основные положения, выносимые на защиту. На основании выполненных исследований и обобщения литературных данных на защиту выносятся следующие положения:

- семена кукурузы,' убранные в фазы восковой и твердой спелости не различаются по содержанию общего белка, нуклеиновых кислот, а также посевным и урожайным свойствам;

- прорастающие семена кукурузы, имеющие оптимальную форму зерновки (ССС) характеризуется повышенное содержание общего белка, свободных аминокислот,нуклеиновых кислот и активности протеолитических ферментов;

• повышенные посевные и урожайные свойства характерны для семян кукурузы с оптимальной формой зерновки;

- лабораторные маркеры для оценки качеств семян по биохимическим

показателям.

- a -

Научная нЬвизна работы. Все лабораторные и полевые исследования проводились на одном и том же материале начиная от первых фаз формирования семян, включая начальный процесс прорастания, и до уборки урожая.

Впервые установлено, что семена оптимальной для данного гибрида формы и семена с нарушенной формой заметно при их прорастании имеют некоторые различия по содержанию белка, РНК и свободных аминокислот.

Найдено, что повышенное содержание белка, РНК и некоторых зажнейших свободных аминокислот, а также высокая активность протеолитических ферментов характерны для прорастающих семян оптимальной формы. Эти семена отличаются также высокими посевными \ урожайными свойствами. Выявлены, что такие биохимические юказатели - уровень общего белка. РНК, свободных аминокислот (аспарагиновой и глутаминовой) при прорастании, / а также жтивность протеолитических ферментов могут быть тестами для эценки урожайных свойств семян.

i I

Полученные данные вносят определенный вклад в раскрытие юханизмов гетероспермии.

Практическая значимость работы. Выявленные нами биохимичес-дае тестеры предлагаются для практического использования при щенке качества семян в системе государственных семенных инспек-щй Украины. ,

Апробация. Результаты проведенных исследований доложены на I ¡сеукраинской (международной) научно-практической конференции 'Современные проблемы производства и использования кормового зер-ia и сои" (Институт кормов УААН, Винница. 1993 г.), межвузовской гстсдической конференции по совершенствованию методической работы i повышению эффективности научных исследований физиологов и био-'ехнологов растений в сельскохозяйственных вузах СНГ (Московская

сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева, Москва, 1994 г.), научной конференции преподавателей и аспирантов Крымскогс сельскохозяйственного института (Симферополь, 1993, 1994г.г.), е также итоговых ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава факультета естественных наук Симферопольского государственного университета (1992-1994 г.г.). /

Публикации. По теме диссертации опубликовано/5 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики и условий проведение исследований, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы, включающего 179 наименований к приложения. Работа изложена на 201 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 20 рисунков в тексте и 1£ приложений.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследований служили сухие и проросшие семена гибридов кукурузы Краснодарский 303 ТВ и Днепровский 126 ТВ. Элитные семена получали в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко и НПО по кукурузе "ДНЕПР".

Лабораторные биохимические исследования -проводили на базе кафедры биохимии Симферопольского государственного университета и ■института винограда и вина "Магарач" по следующим методикам.

Содержание общего белка определяли колориметрическим методом с помощью амидо-черного 10 В (Бузин Т.А. и др., 1982). Определение протеолитической активности ферментов в семенах проводили по методу Ансена ГПлешков П.В., 1976; Кондратьев М.Н., 1990). Количественное определение содержания нуклеиновых кислот

- Б -

оводили по методу (Спирин А.С. 1958). Определение содержания ободных аминокислот проводили с помощью анализатора- типа А-881 . Анализы проводили в семенах с различной степенью елости ( начало формирования зерновки, молочная, молочно -сковал, восковая и твердая спелости) урожая 1992 - 1993 гг. и зным соотношением линейных размеров ( ККК - семена, по ширине, щине и длине крупные, ССС - семена средние по всем параметрам, t-форма - семена деформированные, МСК и КСМ - семена, выравненные по линейным размерам ) урожая 1991 - 1993 гг.Для о'растания семена высевали в термостате в темноте при постоянной мпературе +27 С. Проросшие семена убирали в четыре срока, через кдые двое суток.

Биохимические опыты проводились в 3-5-и,кратных повторнос-х. Полученные данные статистически обработаны : указаны средняя адр'атическая ошибка (ЛакинС. Ф., 1980].

Изучение морфологических и биологических свойств семян прочили следующим образом. Из исходного материала случайным обрам отбирали по 100-200 семян.■У каждой зерновки измеряли при поди штангенциркуля ширину (Ь). толщину (а) и длину (1). За тол-чу семени принимали расстояние между гранью, на которой распо-тсен зародыш, и противоположной гранЬю, ' ширина - это расстояние аду боковыми гранями, длина - от места прикрепления зерновки к ттку до ее верхушки (Рис. 1). По линейным размерам семени dli ■ :ляли их соотношение - b:а:1- При этом за единицу брали ширину, скольку этот параметр наименее изменчив. Массу семени определя-на торсионных весах. По каждому из полученных образцов вычис-пись средние линейные размеры и масса зерновки,. доверительные, гервалы и коэффициенты вариации этих параметров.

Интенсивность начального роста проростков определяли по

с* У

Рис. 1. Строение початка и линейные размеры зерновки кукурузы; б - ширина, а - толщина, I - Элина масса ростка. Семена после измерения линейных размеров взвешивания проращивали в универсальной ячеистой растильне УЯР ( конструкция Макрушина Н.М. и Макрушиной Е.М., 1989) . Убо; проводили путем срезания ростков через десять дней проращивали!

Полевые опыты проводили в орошаемом селекционном ссвообор( отдела селекции и семеноводства кукурузы Крымского НПО "ЗЛИТ; Убирали в фазе твердой спелости каждое растение в отдельное

пыти проводили с Семенами различной степени спелости и разного оотношения линейных размеров в 4-6-и кратных повторностях. Ста-истическую обработку результатов половых исследований проводили о методу дисперсионного анализа, описанного с работе (Доспехов .А., 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Накопление запасных азотистых веществ при формировании семян укурузы.

Как известно, интенсивность роста проростков находится в ^посредственной связи с наличием в семени запасных веществ, реди которых первостепенное значение имеют белки, аминокислоты и ;р. (Jamazlki К. étal., 1990). Также установлено, что отставание росте семян в период их гетеротрофного питания в значительной ¡ере зависит от недостатка запаса в них азотистых веществ ,

^ 'Л

оторые могут быть полностью использованы на рост проростков еще ю перехода их на автотрофное питание, что отрицательно ¡называется на дальнейшем их росте (Павлов А.И., 1967; Doehlert |.С. et ai., 1991). Изходя из этого с целью изучения процесса [акопления запасных веществ в семени . были проведены анализы по удержанию общего белка, свободных аминокислот, ' нуклеиновых ;ислот и активности протеолитических ферментов в семенах кукурузы [ри уборке о разные фазы спелости.

Полученные данные (таб. 1) показали, что содержание общего ¡елка в целых семенах кукурузы и в различных его частьпх 1начительно увеличивается и достигает максимума в фазе восковой :пелости. В период от фазы восковой до твердой спелости уровень юлка снижается. Так, если от начала формирования до Фазы юскопой сколости содержание белка в семенах гибрида Днспровский .26 il возросло в среднем на 6,4%, то в последующие фазы эта

величина снизилась на IX. Такая же закономерность была отмечена эндосперме и зародыше. При этом необходимо отметить, что : процессе формирования семян кукурузы • белки больше всег' накапливаются в зародыше'.

Таблица 1

Содержание общего белка е процессе формирования семян кукурузы гибрида Днепровский 126 ТВ ( %' на сухое вещество, Mim, n=3f5) '

Фазы спелости : Целая зерновка : Зародыш : Эндосперм

Начало формиро-

вания зерновки 6,49Ю, 08 - -

Молочная спелость 9,19±0.19 16,30±0,23 6,27±0,39

Восковая спелость 12, 88iO,82 " 17.29±0,31 7.50+0,38

Твердая спелость» Ц, 96±0,37 17,14+0,22 7.41+0.19 1

Общая активность протеолитических ферментов в целой зерновн и ее частях по мере созревания семян имела тенденцию к снижению.

Довольно интересная закономерность отмечена в накоплении РЬ при формировании семян кукурузы. От,начала формирования семян I молочной спелости содержание*РНК увеличивается, затем происход! уменьшение уровня этой нуклеиновой кислоты (табл. 2). ,,Так, напр1 мер. в Семенах гибрида Днепровский 126 ТВ в первый межфазный п£ риод содержание РНК увеличивается от 0,92 до 3,26 мг на г. сухог веса.1 В дальнейшем наступает значительное снижение количест! этой нуклеиновой кислоты (в 2 раза). В то же время содержание Д} увеличивается до фазы молочной спелости и практически не измс няется до полного созревания. Известно (Брей С. М., 1'986), чг при митозе происходит активация синтеза нуклеиновых кислот.

'Поэтому, возможно увеличение содержания нуклеиновых кислот в начале формирования семян происходит из-за повышения^ частоты деления и роста клеток.

Таблица 2

Содержание РНК в процессе формирования сетн кукурузы гибрида Днепровский 126 ТВ ( мгРНК на г сухого веса,: Мт, п=3т5)

Фазы спелости : Целая зерновка : Зародыш : Эндосперм

Начало формиро- .

вания зерновки 0,92+0,04

Молочная спелость 3,2610,08 3/41±0,06 1.4510.03

Восковая спелость 2,14+0,06 3,^6+0,10 • , 0,87±0,03

Твердая спелость 1,66+0,06 2,92+0,06 ■ ■ 0, 45+0,02

.При этом, как и содержание белка, уровень РНК и ДИК в зародыше значительно выше, чем в эндосперме семян. Аналогичные закономерности были установлены при / исследовании семян гибрида Краснодарский 303 ТВ.

Известно, что в процессе формирования и созревания семян кукурузы, наряду с основными запасными веществами (белками, углеводами и липидами), содержание свободных аминокислот также изменяется (Виниченко А.Н., 1990).

При изучении содержания свободных аминокислот в семенах мелочной и твердой спелости (табл.3) установлено, что свободные аминокислоты в процессе формирования семян претерпевают определенные изменения.

В эндосперме семян твердой спелости не обнаруживается использование.! методом РЬе. Содержание споболшх аминокислот в

Таблица 3

Изменение содержания свободных аминокислот в процессе формирования семян гибрида кукурузы Днепровский 126 ТВ урожая 1993 года-(мг/ 100 г сухого вещества, Нт, п=3т5)

Аминокислоты 1 . Фаза спелости

молочная спелость : твердая спелость

зародыш : эндосперм : зародыш; ■ эндосперм

Asp 80,12±4.05 12,52+0,71 35.26i0.12 4.51+0.31

Glu 83.14+4,12 27,32+3,17 .44,-15+3,41 8.16±0.13

Ala 49,36±2,14' 13,21+0,73 34.26t2,53" 1.82+0,12 .

Phe 12,26±0,94 5,36±0,31 8.52±0,65 -

Lys 12,65+1,33 4,26+0,13 6,0110.32 0,95+0,10

Arg 45,71+4,21 12.18+0,82 11,42±0, 85 1.14+0,45

зародыше и эндосперме сильно отличается друг от друга. Их уровеш в зародыше намного .больше, чем в эндосперме. Так, если в зародыше семян молочной' спелости- содержание аспарагиновой -кислоть составляет 80,12 мг на 100 г сухого вещества, то в эндосперме -12,52 мг, что в 6,5 раз меньше. Аналогичная картина наблюдается i у семян твердой спелости, однако, от фазы молочной до фаз! твердой спелости уровень свободных аминокислот значительнс снижается как в зародыше, так и в эндосперме; В зародыше семя! содержание Asp снижается в среднем от 80,2 мг до 35,3 мг на 10( г. сухого веса, а в эндосперме - от 12,5 мг до 4,5 мг на 100 г. сухого веса. •

Что касается сравнение уровня отдельных аминокислот,

- 11 - ,

установлено, что в зародыше семян как молочной, ' так и твердой спелости основными аминокислотами являются Glu, Asp,- Àla. Наивысшее содержание характерно для Glu. В зародыше семян молочной и твердой спелости оно составляет 83,13 мг и 44,15 мг на 100 г. сухого веса, а в эндосперме соответственно 27,32 мг и 8,16 мг на 100 г. сухого веса. '

Таким образом, на основе полученных данных можно заключить, что в процессе формирования семян кукурузы от фазы молочной до фазы твердой спелости содераание свободных аминокислот значительно 'снижается как в зародыше, так и в эндосперме.. При этом больше всеАэ свободных аминокислот отмечается в зародыше семян. Уровень отдельных аминокислот в семенах также отличается друг от друга. Основными запасными свободными аминокислотами-являются Glu и Asp.

■Обмен исследуемых азотистых веществ в прорастающих семенах кукурузы в зависимость от формы зерновки. ...

С целью прогнозирования биологических свойств семян кукурузы было изучено изменение содержания белка, РНК,-, свободных аминокислот и их активность- протеолитических ' ферментов при прорастании. : '

Установлено, что прорастание различных по Форме семян происходит неодинаково. Наши опыты показывают, что в прорастающих зародышах семян ССС наблюдается повышенное содержание белка по сравнению с семенами Lat - формы. Это может указывать на повышенную интенсивность белкового обмена, что', вероятно, и способствует более энергичному прорастанию семян типа ССС ( рис. 2а ).

При прорастании семян кукурузы разной Форш динамика общего белка различна. Если содержание белка в течение восьми суток прорастания изменилось в эндосперме семян типа ССС от 5,8 до 2,5 %,

то в семенах Lat - формы - от 6,6 до 3, ?.г-. Это гог'рчт о тем, что

утилизация запасных белков при прорастании семян типа ССС протекает немного интенсивнее.

Общий белок - " , Активность ферментов

Рис. 2. Содержания общего белка (а) и активность

протеолитических ферментов (б) при прорастании семян- кукурузы в зависимости от формы зерновки ' •• (гибрид Днепровский 126 ТВ, сбмена урожая 1992 г), " ы- семена типа ССС, j-H - семена lât - формы . 1 - зародыш, 2 - эндосперм Отмечена повышенная активность протеолитических ферментов в проростках при прорастании семян кукурузы (рис. 26.). Так, через восемь суток прорастания активность ферментов увеличивалась от 4,6 до 8,2 ед./г. сырого вещества за час, а у Lat - формы от 3,2 до 5,6: В эндосперме прорастающих семян наблюдалась тенденция к обратной закономерности. Сравнение двух форм семян типа ССС и lat-формы не показывает существенные различия активности

- îa

ротеолитическиХ ферментов при их прорастании в течение восьми уток.

мгРНК / г сух, в-ва

в зависимости от формы зерновки •

(гибрид Днепровский 126 ТВ, семена урожая 1992г).

Обозначение см. рис. 2.

Также обнаружено увеличение в динамике содержания РНК. Кроме эго (рис. 3), в проростках семян типа ССС содержание РНК значи-эльно выше, чем в семенах Lat - формы. В то же время уровень РНК эндосперме семян этих вариантов практически не отличается друг г друга. Паралельно с этим в работе установлено, что при эорастани семян кукурузы содержание ДНК также увеличивается, зи сравнении семян двух типов ССС и Lat-формц не наблюдается

- 14 -

различия содержания этой нуклеиновой кислоты.

При прорастании семян гибрида Краснодарский 303 TI установлено аналогичные изменения по исследуемым показателем.

Были проведены также исследования содержания свободны) аминокислот в семенах двух резко отличающихся по форме типов -ССС и Lat гибрида Днепровский 126 ТВ урожая 1993 года.

Сравнительный анализ семян двух форм не показал существенны; различий по суммарному содержанию свободных аминокислот как г эндосперме, так и в зародьше. Однако, по некоторым аминокислота отмечено достоверное различие (рис. 4а).В течение восьми суто! прорастания наиболее достоверные различия установлены для Asp i Glu. В сухих семенах и на протяжении первых 6-тй суто] прорастания уровень Asp в эндосперме семян типа ССС значительн/ выше, чем в эндосперме семян Lat-формы. Параллельно с этим i зародыше семян типа ССС также отмечено достоверно повышен» содержания этой аминокислоты в сухих семенах н в семенах на 2-е 4-е и 8-е сутки прорастания (рис.46).

Таким образом, в сухих и прорастающих семенах типа СО уровень Asp и Glu выше, чем в семенах Lat-формы.

Подтверждением нашего предположения о том, что повышенно содержание белка и высокая активность протеолитических ферменто при прорастании характерны для семян правильной-формы, являете тот факт, Что в период прорастания отмечены различия в содержали свободных аминокислот (Asp, Glu).

На основе вышеизложенного можно предположить, чт наблюдаемые в исследованиях изменения биохимических показателей семенах кукурузы различной формы могут быть связаны с ti морфологическими, анатомическими и генетическими особенностями Поэтому данные показатели в комплексе могут служить маркером дг оценкм биологических свойств семян кукурузы.

220 210

о о

о ^

о

а а

о и

о

я £

К

-¿40 -'130 кзо

I

110 -100 90 80 . % а 150 140_| 130 120 410 100 90 . ВО.

время прорастайия/ч/ Рис. 4. Содержание свободных аминокислот при прорастании семян типа ССС по сравнению с Ьа^формой (гибрид Днепровский 126 ТВ,урожая 1993 г.). А-в эндосперме, Б-в проростках. Представлены только достоверные различия (Р<0,05). За ■ 100 % принято содержание соотвествующих аминокислот в семенах ЬаЬ-формы

¡3

_ - 16 -

Посевные и урожайные свойства семян кукурузы в зависимости от сроков уборки.

Наряду со многими агротехническими приемами на качестве семян большое влияние оказывают сроки уборки. По данным многш авторов (Ремесло В.Н. и др., 1982). ■ семена, убранные в фаз} Восковой спелости, являются лучшим посевным материалом. № развитие проростков и первичных корешков сроки уборки оказывают также существенное влияние. При этом самыми высокими по этик показателям оказались семена, убранные в фазу восковой спелось (Макрушин Н.М., 1989).

В результате проведенных исследований (табл.4) установлено, что по линейным размерам, . их соотношению и массе , зерновки не отмечено каких-либо различий у семян, убранных в фазы восковой ^ полной спелости. У семян молочно-восковой спелости данные показатели значительно меньше. Параллельно с этим проводили также исследования всхожести и интенсивности роста проростков. Установлено,что семена, убранные в фазе восковой и твердой спелости, не отличаются по всхожести. При этом уровень данногс показателя у этих семян значительно выше, чем у ceмя^ молочно-восковой спелости. Такая же картина ' наблюдается е отношении интенсивности роста проростков.

Что касается урожайных свойств, то, семена гибриде Днепровский - 126 ТВ, убранные в фазе твердой спелости и £ предыдущей фазе, практически не различаются между собой пс продуктивности растений в потомстве. Однако для семян, убранных I фазе молочно-восковой спелости, этот показатель значительно меньше.

Для семян гибрида Краснодарский 303 ТВ различия по. данньн, показателям между сроками уборки проявляют в меньшей степени.

Посевные и урожайные свойства семян кукурузы в зависимости от сроков уборки / гибрид Днепровский 126 ТВ, среднее за 1992-1993 г.г. /

Сроки уборки

Линейные размеры, мм

: Масса : Лаборатор-: Масса : Урожай-Соотношение! : зерновки,: ная : ростка,: ность,

Ь:а:1 : мг : всхожесть,: г/раст.: т/га

I

Молочно-

- остевая 7,94 спелость

I 1 Г? Г5 ТТ

спелость 8,39

спелость В>20

Ц.тр (Т-.СЧ

чУ/л \ )

3,90 9,54 1:0,49:1,20 173

4,24 10,61 1:0,51:1,26 241

4,24 10,87 1:0,52:1,33 250

93 0,44 3,17

99 0,67 3,99

99 0.76 4.С

0,08 0.49

Посевные и урожайные свойства семян кукурузы в зависимости от места." формирования_зерновки в початке.

Исследованиями (Макрушин Н.М. 1985,1989) на примере пшеницы, ячменя, гороха, гречихи и (Макрушина Е.М. 1992) на примере сои и кукурузы установлено, что критерием посевных и урожайных свойств семян являются не отдельные лйнейные размеры и не масса семени, а оптимальное соотношение ширины, толщины и длины ■ (Ь:а:1), т.е. форма семени. •

Изходя из этого были проведены исследования по посевным и урожайным свойствам семян кукурузы в зависимости от формы зерновки и проведено сопоставление этих показателей с биохимическими особенностями семян.

Наиболее оптимальной (нормальной) формой обладают семена кукурузы из среднего яруса початка (Макрушин'Н.М.1989). В, проведенных исследованиях (табл. 5) это было принято во внимание. Показано, что зерновки из других ярусов початка, а также деформированные зерйовки, из среднего яруса существенн? отличаются по линейным размерам , их соотношению и массе зерновки от семян с оптимальной формой. .

. Анализ лабораторной всхожести и интенсивности роста проростков показал, что максимальное значение этих параметров наблюдается у семян нормальной формы, которые развиваются в среднем ярусе початка. Таких семян в исходном образце данного гибрида содержится 80,5%. Семена верхнего, нижнего ярусов и деформированные семена из среднего яруса, обладая, резко нарушенным соотношением размеров зерновки, уступают как указанному варианту,, так и контролю по рассматриваемым показателям.

Аналогичная закономерность наблюдается и по урожайным свойствам семян из разных ярусов. Так, наиболее высокая урожайность была у растений, выросших из семян, сформированных в

Посевные и урожайные свойства семян кукурузы в зависимости от места формирования зерновки в початке / гибрид Днепровский 126"ТВ, среднее за 1992-1993 г.г. /

Линейные размеры,, мм: : Масса. : Лаборатор-: Масса : Урсжай-

----------------------Соотношение,: зерновки,: пая : ростка,': ность,

ширина:толщина:длина: в:а:1 : мг : всхожесть,: г/раст.: я/г а

, ; а ; 1 : : : % : :

Варианты

Контроль(весь- 8,16 4,89 11,08 1:0,60:1,36 печаток)

Средний ярус 8,20 4,24 10,87 1:0,52:1,33 (норм.семена) •

Средний ярус( 7,54 5,13 11,16 1:0,68:1,41 де$ор.семена) —• :

Нижний ярус 8,42 5,80 10,29 1:0,69:1,22

Верхний ярус 7,08 4,09 9,44 1:0,70:1,33

НСР (05)

282

250

242

295 192

94

98

36

89

0.58 0,64 0,500,58 0,58 0,15

4,66

5,72

4,72

4,50 4,55 0,60

9

сродней части початка, имеющих нормальную форму. Продуктивность растений, выросших из семян этой фракции, достоверно превышает урожайность растений, выросших из семян других фракций, включая и

контроль.

Такая же картина наблюдается при исследовании семян гибрида

303 ТВ.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных нами в 1992-1994 годах лабораторных и полевых исследований с различными гибридами кукурузы можно сделать следующие выводы.

1. Установлено, что семена кукурузы,., убранные в фазы восковой

и твердой спелости не отличаются по содержанию общего белка и

1«

нушюиновых кислот.

2. Выявлено, что в прорастающем зародыше семян оптимальной формы типа ССС наблюдается повышенное содержание белка и РНК по сравнению с деформированными семенами (Lat-форма). Отмечена также высокая протеолитическая активность ферментов при прорастании семян ССС.В сухих семенах различия по этим показателям отсутствуют.

3. Показано, что как в сухих, так и в прорастающих семенах кукурузы в зависимости от формы зерновки не изменяется.

4. Установлено, что у семян оптимальной формы (ССС) по Сравнению с деформированными семенами (Lat-форма) сумарное содержание свободных аминокислот не отличается. Однако, для семян типа ССС характерен повышенный уровень Asp и Gly.

5. Показано, что семена, убранные в фазы восковой и твердой спелости не различаются между собой по линейным размерам и массе зерновки, а также проявляют одинаковую всхожесть , интенсивность роста проростков и урожайность.

6. Установлено, что максимальным уровнем посевных и урожай-

1ых свойств обладают семена, имеющие оптимальную для. данного гиб-зида форму зерновки (ССС).

7. Выявлено, что изученные показатели содержания общего бел-

<а, РНК, свободных аминокислот и протеолитической активности в'

:еменах кукурузы при их прорастании могут быть использованы в ка-

4естве биохимических маркеров для оценки качеств посевного мате-

i

зиала.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нгуен Тхи Тхань Тху, Запевская И.Н., .Клиценко O.A., Мельников М.М., Макрушин Н.М. Динамика накопления белков и РНК при формировании семян кукурузы // Сучасн1 проблеми виробництва •! зикористання кормового зерна i со!. Тезисы докладов Первой Всеукраинской /международной/ научно практической конференции. Винница, 1993. - Симп. I. - С. 18 - 19.

2. Макрушин Н.М., Нгуен Тхи Тхань Тху, Залевская И.Н., Мак-рушина Е.М., Мельников М. М. Изменение содержания и РНК при прорастании семян кукурузы разной формы // Сучасн1 проблеми ■виробництва i використання кормового зерна 1 col.-Тезисы докладов Пер-зой Всеукраинской /международной/ научно практической конференции. - Винница, 1993.- Симп.1.- С. 15 - 16.

3. Макрушина Е.М., Клиценко O.A., Нгуен .Тхи Тхань Тху, Кж-рушин Н.М.Гетероспермия кукурузы и перспективы ее использование при отборе семян // Сучасн1 проблеми виробництва 1 використання кормового зерна 1 со!.-Тезисы докладов Первой Всеукраинской /международной/ научно практической конференции. - Винница, 1993. - Симп.1. - С. 16 - 17.

4. Клиценко O.A., Макрушин Н.М., Нгуен Тхи Тхань Тху, Незнамова И.В. Симметрия семян кукурузы: характер наследования и связь с урожайными свойствами// Сучасн1 проблеми виробництва i використання кормового зерна 1 со!.- Тсзись. докладов Персон

- fiS -

Всеукраинской /международной/ научно практической конференции. -

5. Макрушин Н. М.. Макрушина Е.М., Нгуен Тхи Тхань Тху. Био; химические тестеры оцетки качества семян // Тезисы докладов межвузовской • методической конференции по совершенствованию методической работы и повышению эффективности научных исследований физиологов и биотехнологов растений в сельскохозяйственных вузах СНГ. - Москва, 1994. (в печати)!

АННОТАЦИЯ

Нгуен Txi Тхань Тху. Ф1з1олого - б1ох1м1чне обгрунтування гетеросперм11 кукурудзи (азотний обм1н).

Дисертац1я на здобуття научкового ■ ступени кандидата б1олог!чних наук по спец1альност1 03,00.12 - ф1з1олог1я рослин, Ки1вський ун1верситет 1м. Тараса Шевченка, Ки1в, 1995.

Вивчено характер, накопичення запасних азотних сполук при формуванн! нас1ння кукурудзи. Встановлено залежн1сть р1вня азотних сполук в нас1нн1 кукурудзи' в1д його форми. Знайдено б1ох1м1чн1 маркери, як1 дозволяють прогнозувати врожайн1 якост! нас1ння.

Nguyen Thi Thanh Thuy. 'Physiological and biochemical justification of maize heterospermy ( N - Metabolism ).

The thesis of competiton of candidate of Biological Sciences degree on speciality 03.00.12 - p1ant'physiology.Taras Shevchenko University, Kiev. 1995.

The character of store nitrogen substances accumulation has been studied. The dependence of nitrogen substances content on . form of cary.opsis has been established. Biochemical testers of seed yielding properties prognostication has been cleared.up.

Ключов! слова: параметри нас1ння, азотн1 сполуки, пос1вн1 та урожайн! властивост! нас!ння.

Винница,' 1993. - Симп.1. - С. 19 - 20,

П1дписано до друкд! - . Формат ¿C / <f~/

Об'еи '/., Д-а- Зак.Ы •. Тира* ¿ít прим i |.n»v

Державле комунальне пал i граф! мне ni дпг'чсмптпо "Тир,к

и - Ни >п