Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА"

/1-з-тад

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

На правах рукописи ЗЛОБИН Андрей Иванович

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА

Специальность 03.00.23 — биотехнология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Оо'/' л ^ •

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии МСХА

Научные руководители—доктор биологических наук, акад РАСХН В. С. Шевелуха, доктор биологических наук Л. И Хрусталева.

Официальные оппоненты доктор биологических наук Л. Д. Прусакова, доктор биологических наук В М. Андрианов.

Ведущее учреждение—НИИ сельскохозяйственной био технологии ч ^ 0 <Р' о

Защита состоится « » . 1994 г

в час на заседании специализированного совста

" ¡20 35 07 в Москсвской сельскохозяйственной акадсмач ч К А Тимирязева >ес 127550, г Москва, \л Тимирязевская Учении .исг ТСХА

С т* • П можно ознакомиться в Цснтральн ж науч-

^ X Л

1^44 г

1 шелан

^.г'с^кр^тарь ^лизирозанного совета —

111кЛ1 ^ V;' иикк! \_А 1 и 1 и 0.

.«дидат бнол )г«чеоких наук ,// //,

.У//У" СС/ ) А. С. Л ос.,:.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Интенсивные технологии возделывания культурных растений тесно связаны с использованием химических средств. Наряду с положительным действием, повышением устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, увеличением урожая и его качества, химические средства могут обладать побочным отрицательным эффектом.

Анализ генетической активности 400 пестицидов показал, что более 60% из них обладают мутагенным действием (Куринный А. И., 1987). Индуцируя различные типы мутаций такие вещества могут- Вызывать ухудшение хозяйственно-полезных признаков сортов и, в конечном счете, приводить к потере ценных генотипов культурных растений (Логви-ненко ЕС., 1978; Касьнненко А.Г., 1979).

В настоящее время все более широкое применение в практике находят синтетические регуляторы роста и развития растений. Возможное отрицательное действие рострегулирующих веществ иэучено недостаточно. Имеются отдельные работы в которых показано, что некоторые регуляторы роста способны вызывать нарушения в генетическом аппарате клетки (Шевелуха ЕС., 1992).

Одной из насущных на сегодняшний день проблем является проблема экологической безопасности современного растениеводства, что ставит задачу разработки комплексной системы генетического контроля воздействия регуляторов роста на культурные растения (Хрустадева Л.И.'. 1994). Важным ввеном в оценке действия регуляторов роста на геном растений является анализ белковых систем . Известно, что физиологическое действие регуляторов роста, в основном, проявляется через ингибирование или активацию синтеза нативных гормонов. Фито-гормоны контролируют Селоксинтеэирующие системы на транскрипционном уровне (Кулаева О. Е , 1986), посттранкрипционном (Шакирова Ф. Р. и др. 1982; Шевелуха ЕС. и др., 1983) и даже на уровне синтеза отдельных белков (АШоЬе Т. еЪ а1. ,1989; ;аооЬзвп еЪ а1. ,1983). ГЬ-этому изучение влияние регуляторов роста на компонентный состав белков , совместно с анализом морфофизиологических признаков, послужит более углубленному пониманию всего комплекса взаимодействия между регуляторами роста и геномом растений и станет неотъемлемой составной частью в системе генетического контроля за применением регуляторов роста.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель данной работы- ивучить изменения морфофизиолих ичаи^-ц-^Нгехишмееких-.привнаков растений яро-

КАУЧНАЯ Б'-'.бЛ.ЮТЕКА К'оск. соль:,:охо-> а «домки

Инв. N9.,

вого ячменя при одчо.-^тних и много.- 'тиих <х"г»Лзт»лх с!штетг:ес1шми регуляторами роста и в погледупзих поксдан.:г<, n.-у. «ш inc сг обработанных растений.

В аадзчу раСотч входило-

1 и^уоггь характер рлилнлд однолетних и кюгог^ти.ге c5p-W.iT л фитсрегуляторами на мор-^очлаиоло!и-^ек.'о прп ilut глплплк co;>roi Ярового ячменя;

2 выявить изманрнио ^юр^.и.п.-огичес.ух it; , ir vinn п гсглэдую них поколениях обработанных рчетений;

3 оценить воздействие фтор-тулятсроч m о-'олткьЛ сссти запасных белков гемлн и иоо*»?гм"итон ния н» <t их о,~гэ' пои t многолетнем пгименении.

4 изучить нчм^нрни-? гостят ч ni ьенкх f улч спчм ч i ■г."1,"}») сих i,скольких обр.£отнннчх растопил.

НАУЧНАЯ ГОГ.ИЗ."' П кчетенг' Л pvîcTf* п -pi ч С vo ,м\\ n juiт itve ор>>гудиторо» m рчсинн! ii*j;iio ьч м t ;м >ro-,r. .ij; &3 работках. ¿стачов.* uo сн/л^ни*» ч,i ».тг.ггелпю ти \ ^тсч.'Я к ?гпи. препаратов.

Неучено проль* чи н >с>д< f jtint t i'toi л

покиданиях от сбр^отчнша рл-стен/л. Плрлжо г,- ip-^'f-Ь! ;гн шр фофизиологических приз какой, С)Т. стгпп о ОГГ_*",!Л1"/хс I СТ I- lT[<OZ.!!, в первом и ее снил-иг.» ко пторси л^чо.-.-ИНН.

Установлена ссртог чя каргои эп'Зр-юги юл.ии

ао их воздействии i i 1йрфо£лзиоло1 м> jckh • и о DXi'vrr.^cr/e nr«Qi"vai ярового ячменя.

Приоритетными яеляюгся исслздосаяка го ел] «mm р«гулдтог<и роста на состав белков эндосперма и изоферментсв. В»япгэно изиепение компонентного состава белков эндосперма и ивоферментоз проростков семян, подученных от обработанных растения, йжазаьо, что изменение состава белков эндосперма носит кодификационный характер.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты исследования вопли в "Ыгто-дические рекомендации по комплексной оценке генетического ряска применения фиторегуляторов в растениеводстве" (М., 1ЯХА, 1S9S), которые переданы в Центральный институт агрономического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО) и Государственную межведомственную комиссию по испытанию и регистрации средств залиты растений.

Ште риалы по влиянию регулнюров роста на синтез белков и изо-ферментов и морфофизиологические признаки испольаукгся в курсе лекций по биотехнологии в разделе "Регуляторы роста и развития расте-

ний".

Разработанные методические подходы тестирования по биохимическим показателям могут быть широко испольаованы при оценке применения средств сельскохозяйственной химии в растениеводстве.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Материалы диссертации были доложены на Всесоюзном координационном совещании "Генетические последствия загрязнения окружающей среды" (Москва-Самарканд. 1990); Пятом международном симпозиуме "Регуляция метаболизма у растений", (Варна, 1990); на втором совещании "Брассиностероиды" (Минск, 1991); на международном конгрессе "Этноботаника-92" (Испания, Кордоба. 1992).

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит ив введения, об-аора литературы, результатов, обсуждения и выводов. Материалы диссертации изложены на ( страницах текста, содержат таблиц, рисунков и фотографий. Список литературы содержит источников.

' МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Полевой эксперимент проводили на опытных полях лаборатории ге-Мтики и селекции полевых культур им. П. И. Лисицина с 1989 по 1991 Годы. В полевом опыте использовали линии сортов ярового ячменя За-Мрский-85 и Носовский-9, полученные размножением потомства одного Колоса, предварительно проверенного на гомозиготность по электрофо-ретическому спектру гордеинов.

Были испытаны препараты картолин-2, спирокарбон, эпибрассино-**д-55 в дозах Б00, 60 (рекомендуемая доза), Б мг/га для картолина, брассинолида и 600, 50 (рекомендуемая доза), Б г/га дли спирокарбо-ми Растения обрабатывали в конце фазы кущэния- начале выхода в ТИГбку.

Семена высевали в оптимальные агротехнические сроки (в конце апреля- начале мая) по схеме 1x0,15 м на полосы по 50 семян в рядок. На вариант засевали по Б рядков в четырехкратной повторности.

Многолетний эксперимент был проведен по схемам 1-2, представленными ниже (Зинченко, 1988).О- вариант без обработки препаратом, 1- обработка препаратом. Стрелками указано из каких вариантов пре-дыдущэго года взяты семена для посева. Пэ схеме 1 растения обрабатывали препаратами в рекомендуемых дозах, по схеме 2- в дозах на порядок больше и меньше рекомендуемой.

Схема I 1989 год 1990 год 1991 год

1989 год 1990 год 1991 год

0-—00-»—ООО

1-»-10-—ICO

Схема 2

С

■^са- у ооо

^■Ок: ■» 010 1

— ПО

^»^г г г

■10-woo

Определяли: число всходов, общую и продуктивную кустистость, высоту растений, длину колоса, количество зерен в колосе, массу верна с колоса и растения.

Для определения состава Селков эндосперма семенной материал брили с вариантов испытания препаратов по схемр 1. Б»дки эндосперма экстрагировали из отдельных зерновок, последовательно извлекая аль-буминово-глобулиновую и гордеиновую Фракции. Анализировали по 120 верен на вариант. Экстракцию альбуминово-глобулиновой фракции проводили по Shields С. R. (1983). Экстракцию гордеинов проводили по Н. Doll (1981).

Иасферменты изучали в проростках семян, голученных от растений подвергнутых одно."»тнему и многолетнему воздействию картолина, эпибраееинолида в до«« БО мг/ra и спирокарбона в дозе БО г/га. Для экстракции использовали пятидневные проростки, выращенные в темноте при температуре 20 С. Анализировали по 120 проростков на вариант. Белки проростков экстрагировали буфером для экстракции легко растворимых белков (Shields С.R., 1983) по методике Ей. Сафонова (1971).

Экстракты белков подвергали члектрофоретическому разделению в вертикальных пластинах полиакрилаыидного геля. Разделение легкорастворимых белков эндосперма и проростков проводили по Devise (1964), гордеинов по Banc« (1986). Для выявления белков гели фиксировали, окрашивали Кумасси R-250 и отмывали (Dereo В., 1984). Пэсле разделения белков проростков гели инкубировали в соответствующих буферах для выявления активности эстеразы (Сафонов В. И., J976), кислой фосфатввн (Kaler A. L., 1981), малатдегидрог^навы (Mitra R., 1970), глюково-б~фоофатл°1имрог^иа^ы (Brown A. H. D. , 1978). Электро-фо ре граммы анализировали виау-чльно и фотографировали.

Экспериментальные данные озновзьы на 10900 наблюдений по морфологическим и 20160 по биохимическим признакам статистическая обра-

- б -

Сотка данных проводилась с использованием пакета программ Б1а1кгаПоз. Данные полевого опыта обрабатывали методом дисперсионного анализа, достоверность рааличий устанавливали по наименьшей существенной раанице (БЮР).

Ш каждому варианту опьлга определяли долю морфофиаиояогических признаков, существенно отклоняющихся по своему значению от контроля и долю образцов с изменениями по биохимическим признакам. Проверку равенства долей проводили испольауя угловую трансформацию. Достоверность различий устанавливали по критерию Фишера (Р) и Сгыодента (Ь).

1. Влияние фиторегуляторов на морфофиаиологические признаки растений ярового ячменя. 1.1. Изменение морфофиэиологических признаков при однолетних и многолетних обработках фиторегуляторами.

Ш величине влияния на морфофиаиологические признаки (ЮП) растений изученные препараты можно расположить в следующей последовательности: картолин> эпибрассинолид> спирокарбон. Так доля ЫФП, отклоняющихся от контроля, составила 61,97+0,862%; 37,50+0,836*; 34,82+0,822^ у картолина, эпибрассинолида и спирокарбона соответственно (различия существенны по всем препаратам).

Сортовая специфичность действия на ШП отмечена у картолина и • эпибрассинолида и не установлена у спирокарбона. Препараты картолин и эшбрассинолмд вызывали большее количество изменений у сорта За-зерский-85. чем у сорта Носовский-9,'а именно, доля изменений, вызванных картолином у Зазерского-85 составила 67,14±1,207Х, у НЬсовского-9- 46.80il.217X (ЬЗ-Н-б.ОЗ***); доля изменений, вызванных эпибрассинолидом у Зазерского-85- 39,28+0,1922, у Носовекого-9-36.71*1,1?67Х(ЬЗ-Н-1,97*). .

В целом сорт Зааерский-8Б проявлял большую чувствительность к обработкам фиторегуляторами, чем сорт Носовский-9, Так доля Ш1, отклоняющихся от контроля, у сорта Зааерский-8Б составила 44.06+0.699Х, а у сорта Нэсовский-9- 38.81i0.686Z (ЬЗ-Н-Б.Зб***).

При изучении влияния многолетних обработок фиторегуляторами на МШ растений ячменя установлено, что обработка растений два года подряд вызывает увеличение доли изменений морфофизиологических признаков по сравнению с однолетней обработкой, а при дальнейшем применении препаратов происходит снижение их воздействия. Так в среднем по вариантам обработок доля иамененных морфофивиологических признаков составила 38.20i0.612Z при однолетней; 48.81+0.99СХ при

Рис. 1. Изменение доли существенно отклонявшихся от контроля

морфофюиологичеосих^ °®Ра®0Тках %

100 г° Fst=3,64, а=5% F 1-11=9,39»* F 1-11=48.79«««

Fet-6,63, а=1% F 1-111-2,6 F 1-111-49,90***

80J. Fst-IO.BO, o-O.IX / F П-Ш-12.42*». F II-III-121,92**»

80

40

20

F I—П—47,20*** F I—M—0,68 F Я—III—15,8*** F П-111-59.21***

_i_

i а m i a iii i u n i я n препаратам картолин спирокарбон зпибрассинолид

Заэерския—85

Fst-3,64, а=5Х. ^ Fet-6,63, а-IX. Fat-10,80. а—0.1*

F 1-11=0,27 F 1-111-2,60 F 11-19-3,21

F 1-Н-16,99* *■ F l-PI-7,87*. F 11-111-0,00

F I-U—18,8*•• F I—й—32,87***

. F 1-П1-12.45*« F 1-111-19,17***

F П-П1-0.93 F П-Ш-О.ОО ■ ■_I_I_I_I-

| Я Л I В П I II И I я и средние по картолин спирокарбон эпибрассинолид препаратам г г- г- г

Носовский—9

I— однолетняя, II— двухлетняя, Ш— трехлетняя обработка.

двухлетней, 42.96+1.394Х при трехлетней обработке (П-11-82,43***, Р1-II1-9,08**, РП- II1-11,9**).

При трехлетней обработке фиторегуляторами доля ШП, отклоняющихся от контроля, снижается до уровня однолетней обработки у сорта Эазерский-85 и остается на уровне двухлетней обработки у сорта йэсовский-9 (рис. 1).

Установлено, что препарат картолин проявил отличное от других изученных препаратов действие на МФП, а именно, трехлетнее его применение на сорте Заэерский-85 вызвало резкое возрастание доли измененных морфофизиологических признаков у последнего (рис. 1).

В полевом эксперименте особое внимание было уделено характеру изменения продуктивности растений под воздействием разных доз фито-регуляторов. В первый год полевого опыта препараты изучались в трех дозах. Наиболее эффективной оказалась доза БО мг/га для картолина и

Таблица 1.

Изменение продуктивности растений при однолетних и многолетних обработках фиторегуляторами (масса зерна с растения, гр.).

1 ...... "■■■ |Сорт |Препарат 1989 г. г ............1 | 1990 г. 1991 Г. 1

1 « ■ I 101 II 001 ОН III |

|3азер- . I |Контроль 1,18 1 3,74 3,91

|скийт85' |Карто-|лин 1,36* |Б,Б1* , 4,11* Б, 86* 6,72* 6,80*|

|Спиро- 1,40* 12,84* 4,16* Б,31* 4,81* 4,03 |

|карбон

(Эпибрас- 1,41* 14,10* 4,10* 6,68* 4,16* 3,96 |

синолид

|Носов- |Контроль 2,25 1 Б, 18 4,35

|ский-9 |Карто-|лин 2,08 |Б,14 6,31* 4,63 5,89* 6,83*1

|Спиро- 2,64* |4,05* Б.82* 6.98* 4,70* 4,60 |

|карбон

(Эпибрас- 2,08 14,86 5,22 4,16 4,62 4,66.|

синолид

|НСР 1 0,18. 1 0,36 0,25

1_ . 1__________.... 1 .......... 1

1 - доза препаратов: картолин и эпибрассинолид- БО мг/га; спирокар-бон- БО г/га.

эпибрассинолида и 50 г/га для епирокарбона. Дозы препаратов на порядок выше указанной, в основном, существенно снизили продуктивность растений, а на порядок ниже были физиологически не активны. В связи с этим для дальнейшего изучения препараты применялись в до-8ах: картолин и эпибрассинолид- 50 мг/га, спирокарбон- 60 г/га

Излученные в ходе полевого эксперимента данные трехгодичных наблюдений по однолетним обработкам свидетельствуют об отсутствии сортоспецифичности действия епирокарбона на продуктивность растений, причем его влияние неустойчиво, тогда как препараты картолин и эпибрассинолид стабильно повышали продуктивность растений сорта За-аерский-85 и не влияли на продуктивность сорта Носовский-9 (таблица 1).

Двухлетние обработки показали, что картолин и спирокарбон увеличивали продуктивность обоих сортов, тогда как эпибрассинолид только сорта Зазерский-85 (таблица 1).

При трехлетней обработке существенно значимое повышение продуктивности отмечено только по картолину (таблица 1).

1.2. Изменение морфофизиологических признаков в последующих поколениях, полученных от обработанных фиторегуляторами растений.

Проявление последействия фиторегуляторов по ЫИ1 носило однотипный характер, а именно: возрастание доли изменений в первом поколении обработанных растений и снижении ее во втором, по сравнению с показателями в год обработки. Так при обработке фиторегуляторами доля измененных Ш1 составила 38.39±0.6122, в первом поколении-45.84+0.702*. во втором- 30,16+0.7461 (Р1-10-105,39***, Р1-100-70,71***. Р10-100-290.95***).

Несмотря на общую тенденцию последействия, наблюдаемую при пересеве семенного материала, полученного от обработанных фиторегуляторами растений ячменя, отмечена специфика для каждого препарата. Так. в первом поколении эффект брассинолида и епирокарбона на сорте Зазерский-85 был более выражен, чем у картолина (рис. 2).

Следует отметить различия в реакции сортов на обработку препаратами и ее проявление в последующих поколениях. В первом поколении на сорте Зазерский-85 отмечено резкое возрастание доли измененных признаков, в то время, как на сорте Нэсовский-9 эффект был статистически не достоверен (рис. 2). Во втором поколении доля измененных МФП у обоих сортов снизилась по сравнению с данными в год обработки.

Выявлено, что наученные фиторегудяторы не изменяют полевую

морфофизиологическмх признаков, в первом и втором поколениях ячменя обработанных фиторегуляторами.

Рис.2. Изменение доли существенно отклонявшихся от контроля иологическ растении

✓^1=3,64, а=5Х.

га-в,61, а-1Х

1 10,80, а-0.1Х

70

60 50 40 30 20 10

Г I—10=47,79»« Г 1-100-5,74» Г 10—100-70,73»«

Г 1-10=27,68** * -Р 1-100-59,80» •

Г 1-10-3,78* Г 1-100-60.81***

Г 10—ЮО—299,94»** Г 10-100-86,08** *

-1-1_I_I_I_I I_1_

Г 1-10-105,74** * Г 1-100-12.64** * Г Ю-100-147,00*«

средни препор!

ю юо ние по ютам

I ю юо I ю юо I ю юо картолин спирокарбон эпибрассинолид

Зазерския—85

%

Г81=3.64, а=5Х.

дд. Г^-б.бЗ, а-IX. ГМ-10,80. а—О» IX

40

30

20

10

Г 1-Ю—0,42 Р I—ЮО—0,17 Г Ю—ЮО—0,93

Г 1-10=0 07 > 1-100-14.29*** Г Ю—ЮО—14.78***

Г I—Ю-3.78*

Г 1—ЮО—24.70** *

Г 10—ЮО—8,31 ** л_I-1-1—

Г 1-Ю-3.86* Р I—ЮО—1,44 Г 10-100-8.31*»

i ю юо

средние по препаратам

I ю юо I ю юо I ю юо картолж спирокарбон эпибрассинолид

Носовский—9

I— обработанные растения. Ю- первое и ЮО— второе поколение «• обработанных растения.

- 10 -

всхожесть семян обработанных растений.

Таблица 2.

Изменение продуктивности в последующих поколениях растений об- " р&ботанных фдаорегуляторами (масса зерна с растения, гр.).

I ■ |Сорт . Препарат 1.......... | 1990 г. 1991 Г. - - - "1 1

1 1 ю | 100 010 ПО | ...........1

|Лазерекий-85 Контроль 1 3,74 3,91 1 1

Картолин | 4,60* 3,95 7.90* 5,36*1

Спирокарбон | 6,82* 3,67 4,38* Б.14*|

Эгшбрас- I 4,13* 3,84 4,94* 6,88*|

синолид | ' 1

|Носовский-9 Контроль 1 5,18 4,35 1

Картолин | 5,60* 4,37 4,73* 6,62*1

Спирокарбон | Б, 66* 4,68 6,26* 6.01*|

Зпибрас- 1 Б,49 4,42 4,41 4,40 I

синолид 1 1

|ЮР . -> 1..................- 1 0,36 > , , , 0,25 1 . „ .....1

I- доза препаратов: картолин и апибрасскнолид- 50 мг/га; спирокар-Син- БО г/га

Установлено также, что применение фиторегуляторов на растениях ячмепя не окааынает отрицательного действия на продуктивность последующих поколений. Во втором поколении продуктивность опытных вариантов существенно не отличалась от контроля (таблица 2).

2. Влияние фиторегуляторов на биохимические привнаки.

В биохимических исследованиях изучались белки, кодируемые 13 локусаыи, расположенными в разных хромосомах. Такой многолокусный контроль позволил маркировать практически все хромосомы генома ячменя и сократить объем выборки,

2.1. Изучение белков эндосперма семян.

В эксперименте анализировались альбуминово-глобулиновая и гор-декновая фракции белков эндосперма семян. Альбуминово-глобулотовая фрщ-.ция белков семян ячменя Зазерский-85 представлена пятнадцатью, а у Нэоонског'О-9- четырнадцатью эле'ктрофоретическими компонентами, при этом сортовые различия прослеживаются по зонам медленно и сред-НСПОДЕЙЖ1ЫХ Селков (рис. 3). •

Изучении контрольных вариантов показало отсутствий иамек?пий

в альбуминово-глобулиновой фракции, тогда как в опытных вариантах наблюдались изменения. У сорта Зазерский-85 при обработке картоли-ном обнаружено 1,72 спектров с изменениями, которые проявились в увеличении интенсивности быстроподвижного компонента (р лс. 3).

У сорта Шсовский-9 изменения в этой Фракции наблюдались в ва риантах обработки спирокарбоном (1,72 изменений) и эпибрассиноли-дом-ББ (1,72). Цри этом спирокарбон вызывал появление нового компонента, а зпибрассинолид- усиление интенсивности компонента в 8оне быстроподвилвшх белков (рис. 3).

Гордеиновая фракция ячменя сорта Зааерский-85 представлена сенью, Носовский-9- одиннадцатью компонентами, отличающимися интенсивностью и подвижностью. Сортовые различия прослеживаются по В и С зонам (рис. 4).

Изучение контрольных вариантов показало постоянство состава и интенсивности компонентов гордеиновой фракции. В опытных вариантах у сорта Зазерский-85 не зарегистрировано изменений в этой фракции ни по одному изученному препарату. У сорта Носовский-9 выявлены изменения гордеиновой фракции при обработках картолиноы, спирокарбоном и эпибраесинолидоч (по 1,72 изменений на препарат).

Обработка картолином приводила к появлению нового компонента в О-аоне спектра, вызывала усиление интенсивности компонента в А зоне (рис. 4). При воздействии эпибрассинолидом-ББ наблюдалось усиление интенсивности компонентов в С и. А зонах, а спирокарбоном в В зоне спектра (рис. 4).

Описанные изменения в альбуминово-глобулиновой и гордеиновой фракциях наблюдались при однолетних обработках, тогда как при многолетних обработках таких изменений не выявлено, что можно объяснить снижением чувствительности растений к препаратам.

Изучение последующи поколений, полученных от обработанных растений, не выявило сохранения отклонений компонентного состава белков эндосперма, что свидетельствует о кодификационном характере изменений, наблюдаемых в год обработки.

Проявление действия фиторегуляторов на белки эндосперма семян зависело от генотипа сорта. В целом по всем вариантам опыта, у сорта Зазерский-85 обнаружено 0,1410,0992, у сорта Вэсовский-9 0,85+0,1182 изменений. Таким образом сорт Яэсовский-9 проявил большую чувствительность по биохимическим признакам, чем Зааерский-85, что подвергается статистически при уровне значимости 12 (Гфвк1'-8,71 > Fst.-6.63).

Рис. Э. Электрофореграммы альбуминово-глобулиновои фракции эндосперма семян растений обработанных фиторегуляторами.

1 2 3 4 5

контроль картр— контроль спиоо-. алибрас-лий Г « , кароон I синолид I

Заэерския-85 Носовския-9

• I- однолетняя обработка.

Рис. 4. Электрофореграммы гордеиновоя фракции семян растений обработанных фиторегуляторами.

контроль контроль картр- »пибрас— спмоо- корто-г л* Г • синопид I карбон О) лмн 01

Заэерский-65 • Носо»с*ия-9

♦ I, 01- однолетняя обработка.

2.2. Изучение иэеф^рмАнтов проростков с^-мчн растений, оер-Лог.ош«

Фитор^гулятор-чми. В зкоп^р^ите изучались изоферменты кис.'Ой фосфнтазы (Acph), г л iKoao- 6-фосфитде г и Д1 ю Г'1 на» ы (Gpd), эстеразы (Est) и малатдегидро-геназы (№h). Установлено, что сорта Зазерокий-85 и Босовский-9 отличаются по эдектрсфор^тическим гпрктрчм ¿стеразы и кислой фос£нта-эы, тогдд как по другим изученным изофермедтам сортовых различий н^ выявлено.

Таблица 3.

Влияю«* фитор^гуляторов на иво^рм^нтные системы ячменя. (% изменений).

Зазер-ский-85 Носов-ский-9

Картолин 0,69*0,218 tK-C-2,41* 0,28±0,138 tK-C-1,99*

средние по препаратам

Спирокарбон Эпибрассннолид

0.12+0.091 tK-3-3,02** 0,83*0,239 tK-3-1,91

0,0+0,069 tC-3-1.05 0,63+0,120 tC-3-0,74

tie;cr.

средние по вариантам обработок 001 Oil III

0,42+0,120 0,70+0,165 0,14+070

tOOI-OII-1,63 tOII-II1-3,29*** tOOI-II1-2,0?*

средние по сортам Зазерский-85 Носовекий-9

0,27+0,079 0,56+0,116

Ьфакт. | 2,10*

средние по ферментам Gpdh ШЬ Est Acph

0.0+0,046 1,11+0,225 0,66+0.160 0,0+0,046 Ьфакт | tMdh-Est-1,99*

* сущзственные различия при а-62. tst-l,96; ** существенные

различия пря <1-1%, Ьз1-2,Б8; *** существенные различия при а-0,12,

В контрольных вариантах изменений спектров изоферментов не было. В опытных вариантах в иаоферментных системах врс! и ЛорЬ обоих

Рис. 5. Электрофореграммы малатдегидрогеназы проростков семян обработанных фиторегуляторами растений.

Mdh 1

• • Mdh 2

+ \ \

t 2 3 4 5 6 7 8

контроль карто- „ картр- контроль спиг>о- спида- эпи- ели— .

лин ОН * лин Ш . кам5рн касдаон брас- брос-

001 011 синолид симолка ОСИ 011

. Заэорския-85 Носовский-9

» 001-однолетняя, 01!-двухлетняя, III- трехлетняя обработке.

Рис. 6. Электрофореграммы эстеразы проростков семян . обработанных фиторегуляторами растений.

Cct 1

С"

£«t 2 Q,

Cat * ¡j

E«t 5 I " _ ___

1 2 3 4 5 6 7 ♦ контроль каолин ^р-кантролькартолж

• cSh8!P

. ; Заэерскии-85 Носоеския-9

• OOf-однолвтняя, 011- двухлетняя обработка.

сортов и по всем препаратам изменений не обнаружено, что дает основание для предположения о нечувствительности данных из оферентов к изученным Фиторегуляторам (таблица 3),

Установлено, что изоферментные системы MJh и Est отзывчивы на воздействие препаратов. В спектрах Mdh выявлены изменения следующего характера (рис. 5): усиление интенсивности компонента в зоне Mdh 1, появление нового компонента в зоне Mdh 2.

В спектрах Est выявлены следующие изменения (рис. б):ослабление интенсивности компонента в зоне Est 2, усиление интенсивности нижнего компонента зоны Est 4, снижение интенсивности нижнего- компонента в зоне Est 5 и усиление интенсивности верхнего компонента зоны Est 5.

Большее количество зарегистрированных изменений в спектрах Mlh по сравнению с Est позволяют говорить, что Mdh более чувствительна к препаратам, чем Est (таблица 3).

Кроме того, результаты эксперимента свидетельствуют о сортовой чувствительности иэоферментных систем. Так как у сорта Иэсовский-9 отмечено больше изменений по изоферментам чем у сорта ЗаэерскиЛ-85.

Показано, что картолин вызывал большее.число биохимических изменений на сорте Заэерский-85, чем спирокарбон и эпибрассинолид (таблица 3). Спирокарбоа проявил наибольший эффект на сорте Оэсовский-9. Эпибрассинолид не повлиял на изоферменты Зазерского-85 и вызвал 0,63i0.120Z изменений в спектрах гаоферментов Шсовского-9.

Полученные данные по многолетним обработкам линейного материала свидетельствуют о"привыкании"растений к препаратам, что подтверждается существенным снижением количества изменений при увеличении кратности обработок по годам.

ВЫВОДЫ.

1. Величина и направленность воздействия фиторегуляторов на иорфофизиологические и биохимические показатели зависят от химической природы препарата, генотипа сорта на котором применяется препарат, кратности обработок по годам.

2. Црепарат картолин обладает наибольшей активностью по влиянию на морфофизиологические и биохимические признаки-растений по сравнению с эпиорассинолидом и сггирокарбоном.

3. Ц?и многолетнем применении фиторегуляторов установлено, что обработка растений два года подряд вызывает увеличение доли изменений морфофиэкэ логических и биохимических признаков по сравнению с однолетней обработкой, при дальнейшем применении препаратов про-

исходе снижение э(1<|екта воздействия. .

4. При изучении последействия обработок регуляторами роста в поколениях для всех сортов и препаратов установлена следующая закономерность: повышение доли измененных морфофизиологических признаков в лерЕом поколении и снижение ее во втором.

5. Препараты картолин и эпибрассинолид обладают сортоспецифич-ностью действия на мор^офиаиологические признаки растений. У спиро-карбона это свойство не установлено.

6. Показано, что фиторегуляторы вызывают увеличение или ослабление отдельных компонентов и появление новых компонентов в элект-рофоретических спектрах белков эндосперма и изоферментов. Наиболее чувствительной к действию фиторегуляторов была система изоферментов малатдегидрогеназы.

7. Установлена специфичность биохимических реакций на обработку регуляторами роста в зависимости от генотипа сору;« сорт За-зерский-85 более чувствителен к действию картолина; йэсовский-9- к спирокарбону и згшбрассинолиду. ----8. Изменение компонентного состава белков эндосперма семян

наблюдалось только в год обработки и не обнаружено в последующих поколениях, что свидетельствует о модификационном характере изменений. в

9. Картолин и эпибрасинолид (60 мг/га), и спирокарбон (50 г/га) при многолетних обработках не оказывают отрицательного влияния на продуктивность растений ярового ячменя и не снижают полевую всхожесть семян обработанных растений. .

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Шгьелуха В. С., Хрусталева Л. И., Блиновский И. К., Головнина ' И. М., Балахнина а В., Злобин А. И. Зденка генетического риска применения регуляторов роста. / Сборник "Регуляторы роста в растениеводстве" М., 1989, С. 37-134.

2. Шеведуха В. С., Блиновский И. К., Хрусталева Л. И., Головнина XX М., Андреева Г. а , Злобин А. И., Балахнина Н. Е "Методические рекомендации по комплексной оценке генетического риска применения фиторегуляторов в растениеводстве". М., МЗХА, 1992, 28 с.

3. Андреева Г. а , Злобин А. а , Хрусталева Л. К., Головнина КХ М. Действие картолина на компонентный состав белков семян. / Тезисы докладов Всесоюзного координационного совещания "Генетические последствия загрязнения окружающей среды". - Моеква-Самарканд. 1990, а 37. -

4 L I Kh'ui'cUv j J M Cm I о vii iia G V Andrteva, A I ZIobin Adaptation of Hordtum vulgare (\ar Nosovski 9) to grouth г gu'ators in three year trial /Proceedings of the т th International Yuoth Symposium «Plant Metabolism Regulation» Varna Bulgaria, 1990 P 180— 185

5 Хруста лева Л И, ГоловнинаЮ М, Андреева Г Н, 3 л о б и н А И, Погорилая Е В Генетические последствия применения химических средств в сельском хозяйстве /Тезисы докладов н п кон ференции «Природоохранные аспекты землепользования и с/х производства в свободных экономических зонах» Л 1991, с 47

Ь Андреева Г Н, Злобин А И Хруста лева Л И, Головни на Ю М Влияние эпибрассинолида на белки эндосперма яч меня / Тезисы докладов 2 го совещания по брассиностероидам Минск 1992 с 23—24

7 L I Khrustalev a G N Andrieva J М Golovnina, Д I ZIobin The problem of preservation of g rmoplasm in the condi tiens of antropogenic polhtion V \bbtr 4 Exchange and convertation of Plant Genetic Resourc s between America and Europe Entobotamca 92 Cordoba 19^2 P 42

Объем 1 п л

Заказ 1055

Тираж 100

Типография Московской с х академии им К А Тимирязева 127550 Москва И 550, Тимирязевская ул , 44