Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение гормонального баланса морозо- и зимостойкости люцерны под действием хлорхолинхлорида

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изменение гормонального баланса морозо- и зимостойкости люцерны под действием хлорхолинхлорида"

' а'б э'з:

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи БОНДАРЬ Ирина Сергеевна

УДК 581.192.7: 633.313(632.111.53)

ИЗМЕНЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОГО БАЛАНСА,, МОРОЗО- И ЗИМОСТОЙКОСТИ ЛЮЦЕРНЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ХЛОРХОЛИНХЛОРИДА

(Специальность 03.00.12 — физиология растений)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственное академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Третьяков Н. Н.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Прусакова Л. Д., кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Рыбакова М. И.

Ведущее учреждение — Главный ботанический сад Российской АН.

Защита диссертации состоится « 4. » и^Ш.^^^у . 1993 г. в «]Ц» часов на заседании специализированного ученого совета Д. 120.35.07 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Сектор защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан < »

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

% , А. С. Лосева

'u ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При огромных потенциальных возможностях растений низкие температуры зимнего периода на значительных территориях лимитируют нормальную жизнедеятельность растений и получение стабильных урожаев травянистых растения. В настоящее время термоустойчивость исследуется особенно интенсивно /Самыгин Г.А., 1974, 19831 Трунова Т.Н., 1979, 1987; Дроздов С.Н., ГЭ86; Удовенко Г.В., Смирнова B.C., 1986; Удовенко Г.В., Гончарова Э.А., 1989 и др./. Среди многолетних кормовых трав наибольшую известность и распространение в мировом земледелии получила люцерна /Hedlcago/. Внедрению люцерны в кормовые севообороты Нечерноземья России способствуют высокая продуктивность, питательность зеленой массы, ее долголетие /Тарковский М.И., Константинова A.M., I9SI; Тарковский М.И., 1974; Иванов А.И., 1980! Жаренов В.И., 1983/. Основным препятствием в широкомасштабном возделывании люцерны в этой зоне России являются низкие температуры и особенности зимнего периода региона. Применение хлорхолинхлорида повышает устойчивость растений люцерны к воздействию стрессовых факторов среды /Третьяков H.H., Гомер В.В., 1984; 1985/. Способность растений переносить стрессовые воздействия, адаптироваться к ритму внешних и внутренних факторов в значительной степени зависят от баланса естественных регуляторов роста /Прусакова Л.Д. и др., 1971s Титов А.Ф. и др., 1985; Кузина Г.В. и др., 1987; Кефели В.И., 1989, 1991; Трунова Т.И., 1989,1990/. В связи с этим изучение оизменения гормонального баланса растения люцерны под действием ССС в периода адаптации к низким температурам имеет большое значение в познании сложных, биохимических процессов регуляции их жизнедеятельности.

Цели и задачи исследований. Изучить изменение содержания, рас-

-2- • пределение по частям растения ингибиторов /абсцизовой кислоты и фе-кольных соединений/, активаторов роста /гиббереллинов /ГК/ и ИУК/ и водорастворимых Сахаров в процессах роста и развития люцерны, выработки устойчивости в условиях закаливания, промораживания и репарации под влиянием ССС двух различающихся по морозостойкости генотипов этой культуры. Эти данные сопоставлялись с результатами проведенных ранее /Гропман В.В., 1965; Гомер В.В.,1986/ полевых исследования.

В задачи исследований входило изучение действия закаливающих и промораживающих температур, хлорхолинхлорида и сортовых особенностей растения люцерны не следующие свойства и процессы!

- динамику изменения содержания АБК, гиббереллинов, 4шавоно-идов, & также ИУК и полифонолоп с использовании количественных характеристик этих веществ в сумме по растению и в отдельности по надземной части и корневой вейке;

, - динамику изменения содержания водорастворимых Сахаров, а также количественные характеристики этого показателя в сумме по растению и в отдельности по корневой шейке и надземной части;

- динамику изменения биометрических характеристик /высота побегов, длина корней, массы надземной части, корневой шейки и корней, корнеобеспеченности/;

•• динамику общей сводненности в частях растений;

- морозостойкость! .

- выяснение корреляционных зависимостей между изучаемыми показателями.

Научная новизна. Комплексная характеристика состояния, perулятор-них систем рэстен.гл люцерны при эакалимнли. промораживании и репарации , а также обработке ССС оплс.ивается впервые. В работе проводили исследование <5<ианса АБК, ГК и ИУК г. процессе шраоотки устойчивости к низким температурам, взаимосвязи ^ги:< гормонов с ростовыми функци

-з-

ями, особенно в период репарации после промораживания. Была предпринята попытка определить функции флавоноидов в растениях люцерны в саязи с морозостойкостью, а также с балансом гормонов, водорастворимых Сахаров и ростовыми процессами. Предложен ускоренный метод диагностирования морозостойкости сортов люцерны по содержанию АБК и ГК без последующего отращивания. Полученные данные могут быть использованы для создания эколого-физиологического паспорта районированного в центральной зоне России сорта Вега. Практическую ценность работы можно рассматривать в аспекте повышения морозостойкости люцерны путем регуляции ее гормонального баланса обработкой ССС.

Апробация работы. Материал был доложен на научной коиГеренции молодых ученых ТСХА в 1991 году.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, включает 7 таблиц и Б9 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 244 наименований, в том числе 78 иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В вегетационных опытах изучали влияние сортовых признаков, температурных /закаливание и промораживание/, а также химических воздействия /обработка ретардантом ССС/ на биометрические показатели, баланс эндогенных регуляторов роста и водорастворимых Сахаров, а также изменение морозостойкости растений в зависимости от изучаемых факторов. .

Яля исследований взято два разных по морозоустойчивости сорте лгцзрны изменчивой Ле<!1са8:> »»г!а/: более зимостойкий сорт Вега

селекции Института кормов им. В.Р.Вильямса и сорт краснодарской селекции - Славянская местная. Сорт люцерны Бега пестрогибридного сор-тотипа создан путем переопыления простого гибрида Северная гибридная 69 х Гамма и сорта шведской селекции с последующим отбором биотипов с легким открытием цветка. Дополнительная характеристика этого сорта дается для сопоставления полученных результатов в нашей работе с данными проведенных ранее исследований Гомера В.В. /1986/ на растениях сорта Северная гибридная, являющегося одним из родителей сорта Вага и имещего близкие характеристики и свойства,

Опыты проводились в теплице кафедры генетики, селекции и семеноводства полевых культур и в лаборатории биофизики ТСХА. Использовали литровые стеклянные сосуды. Растения выращивали в водной культуре на 0,5 н. питательной смеси Кнопа. Световой период составлял 16 часов в сутки, облученость 70 Вт/м2 ФАР /лампы ДРЛИ - 2.50/, при постоянной температуре + 20°С. В каждом из сосудов выращивалось по 7 растений, Повторность в опытах 4-х кратная. В 1969 -1990 гг.было проведено 3 вегетационных Опита. Полученные в опытах данные подтверждали общую картину происходящих процессов.

Обработку растений люцерны проводили водным раствором ССС (по 2,5-3 мл на сосуд) в фазу 3-4 настоящих тройчптих листьев опрыс-ватеяем типа "Росинка". Ретардант применялся в концентрации 4 г д.в. на I s раствора.

До закаливания растения выращивали. при температуре 20°С. По достижении 6-6 настоящих листьев /на 21 день после всходов/ растения переводили в режим закаливания. Закаливание растений люцерны осуществлялось в климатической установке Ш.А в две Фазы! Первая - в течение 5 суток растения выдерживали на свету при температуре +2°С, вторая - в течение 3 суток растения выдергивали в темноте при -3°С, переход между первой и второй'«разами закаливания - в течение

одних суток /Самыгин Г.А., 1974; Туманов И.И., 1940| Трунова Т.И., 1974,' 1976/. Условия закаливания в эксперименте моделировали во времени смену температуры и освещенности в осенний период. В последующем проводили промораживание растений последовательно в течение суток при температурах -5, -7. -9°С и отращивали в течение 1Б суток после каждого промораживания. В ходе эксперимента определение содержания гормонов, флавоноидов и водорастворимых Сахаров проводили« I. До закаливания в Фазу 5-6 настоящих листьев; 2. После I фазы закаливания: 3. После 2 фазы закаливания} 4. В три срока после промораживания при температурах -5°, -7°, -9°С. Анализировали корневую шейку /коронку/ и надземную часть растений. Для анализа брали 10 растений с варианта. Повторность при определении 2-х кратная.

В эксперименте проводили определение следующих показателей: содержание веществ, количество на корневую шейку, надземную часть Я в сумме на растение, долю корневой шейки и надземной части при перераспределении веществ между этими органами, соотношение определяемых веществ до и после отращивания, а также соотношение АБК и ГК до и после отращивания, коэффициенты корреляции /г/ между показателями роста и изучаемыми веществами, а также морозостойкость". .

Нами проведена отработка отдельных вопросов методики приюни-тельно к объектам и целям экспериментов. На примере изучения баланса АБК' методом ВЭЖХ, разработанным в лаборатории регуляторов роста ICXA /Бумажный Б.Е./, было проведено совершенствование этой методики/Третьяков H.H., Бондарь U.C.;: Бумажный Б.Е., Гомер ЕЬВ., 1992/. Содержание ГК определяли по методике ПФР РАН /Лсжникова В.Н. и др., 1973/. Содержание водорастворимых углеводов определяли методом Дюбой-са /Плешков Б.П.. 1976/. Содержание флавоноидов определяли по реакции 11С13 - спектрофэтометрически /430 им/. Для этого Орали II раствор AlClo в 96Х этаноле. Для калибровочной кривой орали различные моляр-

кые концентрации рутина /Zucktr M.. Abrene I.F., 1967/.

Полевой двухфакторный ошт был заложен методом расцепленных делинок и включал два фактора. Фактор А - сорта люцерны: I. Вега; 2. Славянская местная. Фактор В - обработка ССС: I. контроль; 2. Обработка ССС /4 кг д.в. на I га/. Обработка проводилась опрыскиванием растений водным раствором препарата ССС/ с расходом рабочей жидкости - 400 л/га. Повторность в опыте 4-х кратная. Агротехника возделывания лщерны общепринятая для.Нечерноземья /Тарковский, 1974/.

В полевом опыте в осенне-эимне-весенний пориод в надземной части. корневой шейке и корнях проводили определение баланса эндогенных регуляторов роста и водорастворимых Сахаров. Отбор образцов проводили путем взятия почвенных монолитов размером 25x25 см /по четыре на каждой делянке/. Растения для анализа отбирали осенью при достижении среднесуточных температур +5°С, зимен - в I-II декадах Февраля /по многолетним данным этот период соответствует периоду наиболее низких температур естественного промораживания/, весной - при достижении среднесуточных температур ♦б^.

Полученные в экспериментах данные подвергали статистической обработке, методом дисперсионного анализа /Доспехов Б.А.. 1979/. При анализе гра£ического материала во внимание принималось значение HCPç 1Jа представляемых рисунках использовались следующие условные обознячения: над линией "О" выносились показатели по надземной части растений люцерны, под линией "О" - корьевой шейки. Сроки определений до отращивания: I. До закаливания; 2. После первой фазы закаливания; 3. После второй фвзы закаливания; 4-6, Поме промораживания при -5. -7, -9°С. Сроки определении после отрааныжия: I. После второй фазы закаливания; После промораживания при -5. -7. -9°С. .

-7-

РЕЭУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. ВЛИЯНИЕ ЗАКАЛИВАНИЯ И ПРОМОРАЖИВАНИЯ НА БАЛАНС ЭНДОГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ САХАРОВ Биометрические показатели характеризовали в обе фазы разития растения /3-4 и 5-6 настоящих листьев/ люцерны более интенсивные процессы роста у высокорослого и менее морозостойкого сорта Славянская местная. Впервые были получены данные по содержанию и количеству АБК, ГК и флавоноидов в растениях люцерны в фазе 5-6 настоящих листьев в процессе "закалки" и промораживания. В отдельные фазы опыта содержание АБК изменялось в корневой шейке от 0,18 до 8,7 мкг/г сухого вещества, ГК - от 0,14 до 3,5 мкг/г -сухого вещества, флавоноидов - от 2,3 до 27,7 мг/г сухого вещества и соответственно в надземной части - от 1.5 до 8,5 мкг/г, от 1,0 до 7,4 мкг/г. от 12 до 63.4 мг/г сухого вещества /рис. I /. В процессе "закалки" изменялось не только содержание и количество гормонов в растениях, но и распределение, этих веществ между надземной частью и корневой шейкой, что, возможно, объясняется их синтезом или гидролизом, а такке, очевидно, перемещением между частями растения .

Контроль.содержания АБК и ГК з период промораживания при -5°С позволяет диагностировать морозостойкость люцерны. У более морозостойкого сорта Вега содержание АБК составляло в эту фазу промораживания 7,6 икг/г сухого вещества или на 79Х больше, чей у растений сорта Славянская местная. У менее устойчивого сорта Славянская местная, наоборот, содержание ГК /2.66 мкг/г сухого вещества/ было на 845 вьпе, чем у устойчивого сорта Бега.

Между морозостойкостью растений /табл.1/ и содержанием АБК у растений сортов в период закаливания и промораживания существует положительная корреляционная зависимость: у растений сорта Вега г»

— 3

2 --- i .....г

4 - - 3--4

А

/v \ /-•• --л \

—1... ,г.1_ , à, л ~ •л —'/ - » » i l . . .

S * 4 в 6

tzstebis^'e« I > s 4 s в I

А Б

Рио. Г . Изменения содержания АЕК /А/, ГК /Б/, флявоноидов /В/ и водорастворимых Сахаров /Г/ в nioncccfi закаливания и промораживания, Сорт Вега: i. контроль; п. обработка ССС

Сорт Славянская: з. контроль; 4. обработка ССС

■ЛОг^

I _

•3---3

Г'

\ !

lot

[•■л

А

29 i

j0-

г з 4

С 1 2

Г

.4- 5 л

Л

\

0.62, а у Славянской местной - г« 0,71. Между морозостойкостью и содержанием ГК обнаружена отрицательная корреляционная зависимость) у Беги г«-0,84 и Славянской местной - г» -0,74.

Специфику изменения уровня общей оводненности у растений сортов люцерны в процессе закаливания и промораживания в большей степени характеризуют количественные показатели. Большее количество воды в обоих частях растений, особенно в надземной части, наблюдалось на протяжении всего закаливания и промораживания у растений менее морозостойкого сорта Славянская. Возможно, одной из причин более низкой морозостойкости растений люцерны сорта Славянская является большая оводненность обоих частей растений по сравнению с растениями сорта Вега. Однако, корреляция между морозостойкостью и количеством воды практически отсутствовала. Высокая степень корреляции была отмечена между количеством воды и балансом изучаем« веществ в надземной части и корневой шейке растений обоих сортов.

Закаливание повышает долю АБК в соотношении АБК:ГК.у растений обоих сортов в корневой шейке, что, возможно, способстует повышению устойчивости растений к низким температурам. Растения устойчивого сорта Вега в корневой шейке характеризовались более длительным сохранением превышения доли АБК в соотношении АБК:ГК по сравнению с растениями менее устойчивого сорта Славянская, что также, возможно, влияет на различную степень морозостойкости растений изучаемых сортов /рис. 2 /. •

о

3. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ССС НА БАЛАНС ЭНДОГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА, ВОДОРАСТВОРИМЫХ САХАРОВ В ПРОЦЕССЕ ЗАКАЛИВАНИЯ И ПРОМОРАЖИВАНИЯ

Обработка ССС снижала интенсивность ростовых процессов у растений обоих сортов /фаза 5-6 настоящих листьев/, особенно у не-

- ю -

■я 1 май 2 шз I кш 2

С77Л 3 Г"Л 4 Г"1 3 СИЗ 4

вт 1 кт 2 1 ьад 'I

К'И ■ сгл 4 с~л з схл 4

АБК

11.1

гк

ли

1?'14вь|}14вА

Б

Рис. 2. . изменение соотношения лЕ:<:ГК а надземной части /А/ и корыаюй шейке /В/ до отращивания.

Рис. 3- . изменение соотношиыш АЯ;':ГК ь надземном части /В/ и корневой теаке /Г/ после отрадамния

2 Е:ГЗ 1 енэ 2

™ з а, 4 с.^) з а 4

н | к г га 1 (»я а

к::~л з а А а з сп 4

АБК

л, « а

А1Ж

111?

Г К

3 4 1 2 Л 4

В

га

ГК

1 а .з « 15 3 1

»0

5

нее устойчивого сорта Славянская, сглаживая гтри этом имеющиеся у контрольных растений сортовые различия.

. Впервые получили освещение вопросы изменения содержания, количества и относительного распределения по частям растеннй АБК, ГК и флавоноидов под действием закаливающих и промораживающих температур обработанных ССС растений люцерны. Содержание АБК изменялось в пределах 0,5 - 11,5 мкг/г сухого вещества у обработанных растений сорта Вега, у Славянской местной - 0.19 - 23,4 мкг/г сухого вещества, соответственно ГК - 0,1-5 и 1,15-2,8 ккг/г сухого вещества и флавоноидов - 6,8-11,8 и 4,7-20,8 мг/г сухого вещества в корневой шейке. В надземной части содержание АБК составляло для Вегн от 2,2 до 5,6 и Славянской местной- 2-5,3 мкг/г сухого вещества, ГК соответственно - 1,5-2,5 и 1,8-3,6 мкг/г сухого вещества и флавоноидов - 10,6-63 и 24-33 мг/г сухого вещества /рис. I /.

Также как и для контрольных растений, сохранилась возможность диагностирования морозостойкости у обработанных ССС растений при температуре промораживания -5°С по содержанию АБК в корневой пейке, которое составляло у более устойчивого сорта Вега 11,5 мкг/г, а у менее устойчивого сорта Славянская - 1,94 мкг/г сухого вещества. Обработка ССС существенно повышала морозостойкость растений, возможно, за счет стабилизиции 'некоторых биохимических процессов, связанных с осуществлением соотношения стимуляторы:ингибиторы /табл. I/. Обра- • Сотка ССС оказывала вяияинэ на характер корреляционных связей между

о

самими изучаемыми веществами, а тахте с морозостойкость!:. Мекду морозостойкостью и содержанием АБК в корневой шейке растений сорта Славянская существовала достаточно высокая положительная корреля-ляция /г=0,55/ и отрицательная с содержанием ГК /г=-0,98/.

Обработка хлорхолинхлоридом снижала количество вода в надземной части и корневой шейке сортов, особенно у растений сорта Славянская

в надземной части /в 2,1-2,4 раза/ на протяжении всех определений. У обработанных ССС растений обоих сортов стабилизировалось количество вода в надземной части и корневой шейке, что, возможно, является одной из причин повышения морозостойкости обработанных растений. У обработанных ССС растений менее устойчивого сорта Славянская показатели содержания й количества вода приближались к аналогичным показателям у контрольных растений устойчивого сорта Вега на протяжении всего закаливания и промораживания, что. возможно,'в какой-то мере влияет на выравнивание уровней выживаемости растений в этих вариантах. Не отмечено взаимосвязи между выживаемостью обработанных растений обоих сортов люцерны и показателями уровня воды у этих растений. Обработка ССС в большей степени влияла на характер корреляционных взаимосвязей в корневой «вейке, снижая тесноту связей между уровнем воды и содержанием эндогенных регуляторов роста и водорастворимых Сахаров, что, возможно, характеризует снижение зависимости процессов эндогенной регуляции от внешних факторов и способстует повышению выживаемости. У обработанных растений трудно отметить какую-либо закономерность в изменении соотношения аБК:ГК,

Таблица I.

Морозостойкость сортов люцерны при промораживании

варианты Растения после промораживания, штук

-3°С -5°С -7°С -э°с :

всего живых X всего живых X всего живых Я всего • живых X

Вега 10 10 100 10 10 100 10 10 100 10 8 80

Вега+ССС 10 10 100 10 10 100 10 10 100 10 10 100

Славянская 10 10 100. 10 10 100 10 5 50 10 2 20

Славянская+ССС 10 10 100 10 10 100 10 10 100 10 8 80

4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОМОРАЖИВАНИЯ НА ПРОЦЕССЫ РЕПАРАЦИИ

В наших исследованиях по мере снижения температуры промораживания от -3° до -9°С наблюдалось снижение темпов отрастания в период репарации у обоих сортов люцерны, особенно у менее морозот-стойкого сорта Славянская, Это, очевидно, определялось

как состоянием системы гормональной регуляции в этот период, так и обеспеченностью процессов репарации и роста необходимым энергетическим материалом /водорастворимыми сахарами и другими веществами/.

Содержание АБК менялось . в процессе отращивания у более морозостойкого сорта с 0,47 до 0,8 и с 0,45 и 1,21 мкг/г соответственно в надземной части й корневой шейке, а у Славянской местной аналогично с 0,47 до 1,33 и 0,43 до 1,43 мкг/г. Содержание гиббереллинов - с 3,2 до 8,7 и с 5,3 до 13,7 у растений сорта Вега, у Славянской - с 6,13 до 8,45 и 2,46 до 10,8 мкг/г сухого вещества, флавоноидов у Беги - с 2,7 до 4,1 и 0,01 до 3,8 и у Славянской местной - с 2,03 до 3,69 и 1,99 до 3,8Г мг/г сухого вещества. Содержание водорастворимых Сахаров в надземной части у растений сорта Вега изменялось с 21,2 до 28 и в корневой шейке с 20,6 до 29,65'и соответственно у Славянской местной с 18,2 до 29,9 и с 20 до 29,65 /рис. 4 /.

В наибольшей степени воздействие неблагоприятных факторов характеризуется показателями в корневой шейке - важнейшем органе роста. Абсолютные значения содержания эндогенных регуляторов роста оказывают меньшее влияние на протекание процессов репарации и роста, чем соотношение этих веществ, особенно АБК и ГК. Репарационные процессы определялись, главным образом, стартовым соотношением абсцизовой кислоты и гиббереллинов до отращивания /посла про-

ввез 1 ша 2 шт 1 вш г

\т з сз 1 п-з з га $

на 1 и г 1 кил г.

1-;:<з з т 4 гг:п з са 4

Рис. 4 . Изменениз содержания ЛЕК /л/, ГК /Б/, Флаьоноидов /В/

и водорастворимых Сахаров /Г/ после отращивания.

Сорт Вега: 1. контроль; г. обработка ССС Сорт Славянская: з. контроль: л. обработка ССС

1 БШ г ЕЭ 1 Е28 2

ЕЭ 3 СГЗ 4 (._:) 3 СЗ 4

и 1 ш а ея i

ЕЯ ШЭ 4 С1) 3 С23 4

мораживания/. Можно предположить, что более высокая Рдоля участия гиббереллинов в соотношении АБК и ГК /1:1,6/ у менее морозостойкого сорта по сравнонию с Вегой /21:1/ уже при температуре промораживания при -5°С отразила большую степень повреждения и меньшую интенсивность репарационных процессов при -7°С у сорта Славянская местная /рис. 3 /.

Изучение характера взаимосвязей между ростовыми показателями репарации показало, что у'обоих сортов масса корневой шейки не влияет на побегообразование. Побегообразование растений обоих сортов коррелирует в первую очередь с массой отрастающих корней. Большее количество сильных корреляционных взаимосвязей между показателями процессов репарации у растений более морозостойкого сорта Вега свидетельстует о меньшей степени зависимости от внешних условий по сравнению с менее морозоустойчивым сортом Славянская местная, характеризующимся меньшим количеством важных корреляционных взаимосвязей.

Менее морозостойкий сорт Славянская местная по сравнению с относительно морозостойким сортом Вега характеризуется большим количеством сильных корреляционных взаимосвязей между показателями процессов репарации и содержанием изучаемых веществ /рис. 5_8 /. У растений менее морозостойкого сорта Славянская местная процессы репарации более зависимы от влияния внешних факторов среды, что, возможно, и определяет меньшую устойчивость растений этого сорта. Количество сильных корреляций, вероятно, может служить тестом на устойчивость растений люцерны.

УУеда

А. Ш9 ох та я БЕЗ С«х

УУеда+ССС

А. Но. Шл П С*

1 2 3 4 6 6 7

Рис. 5_8 . Теснота корреляционных связей /г/ между содержанием изучаемых веществ и показателями процессов роста при репарации.

Э

Да Е23 ск ЕШ и ИЗ сю

81+ССС

Д. вш Ск ШШ я ВЯЗ Сшн

1 2 3 А 6 6 7

5. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ССС НА ПРОЦЕССЫ РЕПАРАЦИИ

Обработка ССС в период до закаливания в фазу 3-4 настоящих листьев существенно интенсифицирует после промораживания в конце отращивания процессы репарации, особенно у более морозостойкого сорта Вега Действие ССС более эффективно при отращи-

вании после начальных температур промораживания /-3 и -5°С/.

Содержание АБК в ходе отращивания у обработанных растений более морозостойкого сорта Вега находилось в интервале 0,35-0,8 в надземной части и в корневой шейке - 0,38-0,8 мкг/г сухого вещества, а у менее морозостойкого сорта Славянская местная в более широких границах соответственно 0,4 - 1,6 и 0,24 - 0,81 мкг/г сухого вещества. Содержание гиббереллинов у Веги при отращивании менялось с 0,97 до 2,4 в надземной части и о 2,07 до 3,94 в корневой шейке, а у Славянской местной с 1,08 до 3,16 и 2,47 до 3,8 мкг/г сухого вещества соответственно. Содержание флавоноидов менялось с I до 2,2 мг/г в надземной части и 0,84 - 5,45;мг/г сухого вещества в корневой шейке у растений сорта Вега и соответственно у Славянской с 0,01 до 2 и с 2,4 до 6,18 мг/г сухого вещества. Содержание флавоноидов, также как и АБК, являющихся одними из составляющих ингибиторного комплекса растений, у обработанных растения менее морозостойкого сорта Славянская колебалось в большей степени, чем у обработанных растений сорта Вега, В конце отращивания содержание водорастворимых Сахаров было относительно высоким и создало достаточную энергетическую и материальную основу для интенсивного роста в последующий период онтогенеза. Содержание водорастворимых Сахаров в процессе отращивания находилось в интервале 20,6 - 27,6* г надземной части и 21,4 - 31 в корневой шейке, а у менее морозостойкого сорта Сла-

вянская местная соответственно 18 - 25,6 и 20.6 - 28% /рис. 4 /,

Действие ССС в период отращивания проявилось в сглаживании сортовых различий между растениями сортов Бега и Славянская по содержанию гиббереллинов и водорастворимых Сахаров в корневой шейке и надземной части по всем показателям уровня этих веществ.

Под действием ССС достигалось более благоприятное соотношение ингибитор:стимулятор /АБК:ГК/ в обоих частях растений сорта Бега, выражавшееся в увеличении в этом соотношении доли ингибитора АБК при всех режимах промораживания и отращивания, что определяло лучшее заложение побегов возобновления и свидетельствовало о более широком интервале нормы реакции /рис. 3 /. В корневой шейке растений сорта Славянская указанная особенность наблюдалась при "мягких" режимах промораживания /-3 и -5°С/.

Под. действием обработки ССС уменьшилось общее количество сильных корреляционных взаимосвязей между показателями процессов репарации и содержанием регуляторных и протекторных веществ до отращивания у менее морозостойкого сорта Славянская /рис.5_д /, что, вероятно, свидетельствует о снижении зависимости от внешних условия процессов репарации и повышении выживаемости после промораживания при сравнении с необработанными растениями этого сорта. У обработанных ССС растений сорта Бега большее влияние па показатели репарации оказывают, вероятно, флавоноиды как ингибиторы и водорастворимые сахара /по характеру корреляционных связей/, в то время как у обработанных растения до отращивания ингибиторкый характер этой группы веществ был менее заметен. У обработанных растений сорта Славянская местная большее, влияние на процессы репарашш и роста оказывала как ингибитор /по характеру корреляций/ абсцизовая кислота /при сильной положительной корреляции/, а также водорастворимые сахара. *

в

6. ИЗМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ЭНДОГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ САХАРОВ В РАСТЕНИЯХ ЛЩ-РШ1 РАЗНОГО ВОЗРАСТА В

ОСЕННЕ-ЗИМНЕ-ВЕСЕННИИ ПЕРИОД Закономерности изменения содержания эндогенных регуляторов роста и водорастворимых Сахаров, отмоченные нами в процессе эако-ливлния и промораживания льцерны в вегетационном опитч в климчкамо-рах и основном подтвердились в условиях полшюго эксперимента.

Содержание АБК ь естественных условиях в несколько раз превосходило содержание этого ингибитора в растениях, выращенных в условиях вегетационного эксперимента /табл. 2/.

У менее морозостойкого сорта Славянская местная наблюл », гея повышенное содержание АБК по частям растений и срокам определении, что свидетельствует о большей стрессовой нагрузке растении этого сорта. Обработка ССС существенно снижает содержание АЬК ь час; тях растений в зимне-весенний период или, возможно, стимулирует перераспределение этого ингибитора ростя между корневой шейкой и корнями. Успешно перезимовавшие обработанные ССС растения (ч.рти Еега характеризовались максимальный содержанием АБК 1ю время весеннего анализа образцов, что обуславливает более глубокое состояние покоя в рчнневесенний период и большую устойчивость к неблагоприятным факторам среда.

Содержание ГК и Флавоноидоп во все сроки определении □ полевом эксперименте изменялось в пределах. описанных в вегетационном эксперименте, что свидетельствует о меньшей зависимости 'уровня этил • веществ от внешних услотш по сравнению с АБК.

Изменение содержания ИУК в осенне-зимне-весенний период имело сложный характер, однако, как для контрольных, так и обработанных ССС растений Сч5оих сортов можно отметить снижение Содержания ее к

Таблица 2

Содержание регуляторов роста в растениях люцерны 1-го года жизни.

Полевой опыт

Часть Содержание регуляторов роста

СОРТ растения осень зима весна

перед обработкой перед уходом в зиму /II декада февраля/ /начало вегетации/

Содержание АБК, мкг/г сух.в.

надз. 65,0 92,0/13,3 - - •

BETA корн, шейка 24.3 37,0/28,0 17,2/8.6 8.1/23.0

корни не обнар. 5,0/7,3 не обнар./3.0 16,4/8,1

СЛАВЯНСКАЯ МЕСТНАЯ надз. корн, шейка корни 57,0 71,4 1.3 80,0/74,3 88,0/97,0 4,7/10,0 9,8/6.0 20.0/9,0 2,8/7,0 не O6H./I8.0

НСР /н.ч. и к.ш./=1,5; НСР/корни/«=1,2

Содержание ИУК, Мкг/г сух.в.

надз. 5,8 5,5/0,6 • -

BETA корн, шейка корни 2,3 1,9 2,0/2,2 1,6>0,9 1,8/1,0 1.4/1,2 0,7/0.04 1,3/1,9

СЛАВЯНСКАЯ надз. корн, шейка 0,4 0,9 - 0,2/0,2 0,6/1,7 0,7/0,8 0,01/0,19

МЕСТ-1 НАЯ корни 0,2 - 0,2/0,15 0,1/0,05 0,2/0,2

НСР05/н.ч. и к.ш./=0,55; НСР05/корни/=0,14 ■

Содержание полифенолов. мг/г сух.в.

надз. 0.7 0,5/0.4 -

BETA корн, шейка корни 0.3 0,6 0.2/0.2 0.4/0,2 0.2/0,1 0,4/0,2- 0,7/0,7 0,8/0,5

СЛАВЯНСКАЯ надз. корн, шейка корни 0,4 0,4 0,8 0,6/0.5 0.3/0.2 0,7/0.2 0.2/0,1 0,7/0,2 0.4/0,2 0,8/0.7

НСР /н.ч. и к.ш./=0.12; НСР /корни/=0,17

Таблица 3.

Соотнесения эндогенных регуляторов роста в корневой шейке растений люцерны 1-го года жизни. Полевой опыт

Название Соотношения эндогенных регуляторов роста

СОРТ осенью зимой весной

регуляторов перед обрз-оботкой > перед уходом в зиму II декада февраля начало вегетации

АБК:ГК 8,6:1 11:1/31:1* 4:1/24:1 2:1/21:1

Вега . АБК1ИУК 10,6:1 19:1/14:1 10:1/8,6 42:1/Г>'.'5:1

ИУК:ГК 1:1 1:2/2,4:1 1:2,4/3:1 1:23/1:28

Славянская АБК!ГК АБК:ИУК 7:1 6:1/69:1 75:1 142:1/69:1 3:1/10:1 14:1/7,5:1 4:1/30:1 2000:1/45:1

местная ИУК:ГК 1:11 1:22/1,3:1 1:5/1.3:1 1:490/1:1,6

Таблица 4.

Соотношение эндогенных регуляторов роста в корневой шейке растений люцерны сорта Вега 3-го года жизни. Полевой опыт

Фитогормоны • Содержание

осенью веснон

I отбор II отбор /начало вегетации/

АЕК:ГК 3:1/6:1 3:1/9:1 2,3:1/АБК но обнар.

. АБК:ЮТ ' 91:1/138:1 73:1/4000:1 23:1/АГ.К не- оЛнчр.

ИУК:ГК 1:32/1:24 1:25/1:430 Г:10/1:6,4

- в числителя для необработанных, в знаменателе /пя обработанных ССС растении

весне п корневой шейке /табл." 2/.

Содержание полифенолов у растений 1-го года жизни к началу возобновления вегетации в корневой шейке и корнях либо не изменялось /Славянская/, либо увеличивалось /Вега/ по сравнению с исходными данными. Возможно, накопление полифенолов весной у растений морозостойкого сорта Вега способствует сохранению более длительного покоя и преодолению последствий возврата весенних холодов /табл. 2/.

Содержание водорастворимых Сахаров в растениях в полевом опыте /0,94-10,4*/ было меньшим по сравнению с данными вегетационного эксперимента /3,8-265/ во все сроки определений, что связано, возможно, с большим расходом их в периоды эксперимента. Обработка ССС, как и в вегетационном опыте, увеличивала содержание водорастворимых Сахаров во все сроки определений.

У растений сорта Вега 3-го года жизни по сравнению с растениями 1-го года жизни наблюдается увеличение содержания АБК,' ГК и феноль-ных соединений.

Доля ингибитора в соотношение'АБК:ГК снижается к весне как у контрольных, так и обработанных ССС растений. Изменение этого соотношения в корноЕой шейке как в полевом, так и вегетационном опытах' имеет сходный характер. В условиях полевого опыта у обработанных растений обоих сортов возрастает доля ингибитора роста в соотношении АБК:ГК. что, возможно, обеспечивает более • глубокий покой в период неблагоприятных условияй внешней среды. Изменение доли АБК в соотношения аБК:ГК в вегетационном эксперименте под действием ССС происходит иначе. Вероятно, условия полевого опыта оказывают более разносторонее влияние на содержание АБК и ГК, что определяет различия в изменении их соотношения /табл. 3/. У. растений сорта Вега 3-го года жизни соотношение АБК:ГК было менее выражено, что, возможно, свидетельствует о.падении обвей устойчивости /табл. 4/.

Доля АБК в соотношении ЛБК:ИУК к весне возрастает у контрольных и обработанных растения обоих сортов, причем в большой степени у необработанных растения сорта Славянская местная, характеризующихся наименьшей морозостойкостью. У растений сорта Вега 3-го года жизни доля ингибитора в соотношении увеличивается /табл. 3, 4/.

Соотношение ИУК:ГК наиболее ярко из описанных соотношений характеризует сортовые различия, а также различия между контрольными и обработанными растениями при всех сроках определений. Наибольшая доля гиббереллинов в соотношении ПУК:ГК наблюдается при всех сроках определений у необработанных растений высокорослого сорта Славянская. Обработка ССС уменьшала в осенне-зимний период долю ! К. Весной к началу репарации доля ГК многократно возрастает у растении всех вариантов, что, возможно, свидетельствует о ведущей роли 1К как стимуляторов роста в процессах весеннего возобновления вегетации. У растений сорта Вега 3-го года жизни гиббереллины как стимуляторы роста, вероятно, приобретают водущое значение. Таким образом, в регуляции процессов закалки, перезимовки и репарации имеет значено только соотноше"ия АБК:ГК, но и. возможно, АБК:ГК и ГК:ИУК.

ВЫ.8 0ДЫ

\

1. Впервые получены данные о содержании и распределении по частям растений эндогенных регуляторов роста' /АБК, ГК, ИУК. фенольных соединений/ двух различающихся по морозостойкости сортов люцерны /Вега и Славянская местная/ в фазы 5-6 настоящих листьев (вегетационные опыты) и побегообразования (полевые опыты) в периоды интенсивного роста, закаливания, промораживания и репарации. .

2. Для растений люцерны характерно быстрое изменение содержания и соотношения изучаемых веществ в связи с изменяющимися условиями вегетационного эксперимента /освещенность, температура, обработка ССС/. Эти изменения имели место и в период действия отрицательных температур в интервале -3 - -9°С.

3. В контролируемых условиях вегетационных опытов содержание АБК по срокам определений до отращивания в отдельных частях растений варьировало в пределах 0,18-19,7; ГК - 0,14-7,4 мкг/г, флавонои-дов - 2,3-63,4 мг/г сухого вещества, а в период репарации соответственно 0,45-1,36 мкг/г; 2,5-13,7 мкг/г;0,01-4,1 мг/г сухого вещества. В условиях полевого опыта содержание АБК в отдельных частях растений люцерны было в пределах 1,3-88 нкг/г, ГК -0,1-13,86 мкг/г; ИУК- 0,01-5,8 мкг/г; флавоноидов . - 0,88-5,0 мг/г; полифенолов - 0,11-0,95 мг/г сухого вещества.

4. В частях растений, особенно в корневой шейке, менялось соотношение АБК:ГК. У растений люцерны более морозостойкого сорта Вега в корневой шейке доля АБК в этом соотношении была выше по сравнению с растениями менее устойчивого сорта Славянская местная и постепенно возрастала по срокам определений с 9,511 до 21:1, достигая максимума при темпертуре промораживания -5°С, Повреждающие условия и гибель растений наблюдались при резком снижении в соотно-

шеиии доли АБК и увеличении доли ГК. Гибель растений обоих сортов наблюдалась при соотношении АБК;ГК lib.

б. Для растений менее морозостойкого сорта Славянская местная характерна более высокая доля ГК в соотношении ИУК:ГК в корневой шейке по сравнению с растениями сорта Вега в осенне-зимнр-весенний периоды. Для растений сорта Славянская оно было в пределах Ii5 -Г. 490. для растений сорта Вега - 1:1 - 1:23.

6. У растений люцерны 3-го года жизни по сравнению с растениями 1-го года жизни во все сроки определений наблюдалось увеличение содержания АПК, ГК и фенольных соединений в корневой шейке, при относительно постоянном уровне ИУК. Уровень АБК в корневой шейке может характеризовать как глубину вынужденного покоя, что важно в случае возврата весенних заморозков, так и уровень стресса, отражавдийся в степени поврежденности и гибели растений.

7. У растения люцерны обоих сортов по корневой шейке обнаружена положительная корреляционная взаимосвязь между морозостойкостью и содержанием АБК /г-0,62 и 0,78/ и. отрицательная /г= -0,8 и -O.QB/ с содержанием ГК; Определенно содержания АБК и ГК в корневой шей • ке растений люцерны в период' промораживания при температуре -5°С позволяет диагностировать морозостойкость сортов люцерны. У растения более морозостойкого сорта Вега содержание АБК в корневой шейке по экспериментам при этом сроке определения составляло 7.9-13,7 мкг/г сухого вещества или в 4,7-14 раз больше, чем у растений менее устойчивого сорта Славянская, тогда как содержание ГК у растений Боги составляло 0,35-0,47 мкг/г сухого вещества или в 1.6-7.6 роз меньше, чем.у Славянской.

8. Репарационные«процессы растений люцерны, очевидно, определялись изменением содержания эндогенных регуляторов роста и соотношения АБК:ГК до отращивания. Уровни АБК и ГК, имешие место в начале

периода отращивания, уменьшались через 15 дней отращивания соот-ветстЕенно в 8,7-12 и 3,5-850 раз, а содержание флавоноидов увеличивалось в 2-28 раз. Доля стимуляторов роста в соотношении АБК:ГК возрастала в период возобновления вегетации в корневой ивйке растения сорта Вега в 30-273 раза , а у растения Славянской - в 27-50 раз.

9. Рост люцерны менее морозостойкого сорта Славянская местная более, зависим от внешних факторов по сравнению с растениями сорта Вега, что подтверждается большим числом сильных корреляционных связей между показателями роста и уровня изучаемых веществ. 10. Впервые установлен эффект обработки ССС на гормональный баланс растения люцерны в период интенсивного роста, закаливания, промораживания и репарации различающихся по морозостоякости сортов люцерны. Обработка ССС растения люцерны в фазу 3-4 настоящих листьев и побегообразования изменяла содержание и соотношение эндогенных регуляторов роста, тесноту корреляционных связей между

с- : ^

компонентами гормонального комплекса и другими показателями, ха-

рактеризупцими рост и устойчивость люцерны.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО TEVE ДИССЕРТАЦИИ

1. Третьяков H.H., Бондарь И.С., Бумажный Б.Е., Гомер В.В. Изменение содержания некоторых фитогормонов. флавоноидов и водорастворимых Сахаров в процессе закаливания и промораживания//Изв. ТСХА, 1992.- Вып. 5.- С. 125-139. *

2. Третьяков H.H., Бондарь И.С. Влияние обработки ССС на баланс некоторых фитогормонов, флавоноидов и водорастворимых Сахаров в процессе закаливания и проморэж1:ван;'.я/7Изп, ТСХА, 1992.- Вып. б. - С.

5Э~70' '-Ж--......

'VjU—4