Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

РОСТОВЫЕ РЕАКЦИИ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ И ОГУРЦА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ К НИЗКИМ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "РОСТОВЫЕ РЕАКЦИИ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ И ОГУРЦА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ К НИЗКИМ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

ф-#4№

На правах рукописи УДК 581.1:633.15+635.63

БУРБАНОВА Рита Сергеевна

РОСТОВЫЕ РЕАКЦИИ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ И ОГУРЦА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ К НИЗКИМ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ

03.00.12.— Физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1983

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи

БУРБАНОВА РИТА СЕРГЕЕВНА

УДК 581.1:633.15+635.63

РОСТОВЫЕ РЕАКЦИИ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ И ОГУРЦА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ К НИЗКИМ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ

£3,00.12. Физиология растений

и-мы,.

ЦЕНТРАЛЬ*/,; • ' I НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА I Меси. с»*ьскохоз ачаде*ии « I ии. К. А. Тимирязев

• И«в. № .„.

• Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических неук

МХЫА *, 1983

Работа выполнена в лаборатории физиологии устойчивости растений Сибирского института (физиологии и биохимии растений Сибирского отделения АН СССР.

Научный руководитель: кандидат биологических наук, старший научный со"рудния О.П.Родченко

Официальные оппоненты: доктор биологических наук &М<Тприна; кандидат биологических наук, доцент Т.В.Карнаухова

Ведущее учреждение - Институт биологии Карельскбг~<5 филиала АН СССР: >•:.

Зашита состоится: л£ л£-&Z/fe?~£-S'

в 'Щ " часов на заседании Специализированного совета Д-120.35.07 при МосковскоЯ сельскохозяйственной академии имени К.А.Тимирязева (127550, г.Москва, ул.Тимирязевская, 49. Сектор защиты ТСХА) .

ОС

Автореферат разослан п*Р&пл&'(лезЩ?/-? /СЛГ

щт-аи можне азжшьсяя в6 ІІб_Т>сГЛ лл «-?.».:

А.

• ' Учёный секретарь \ > ЛЛ 'Мл-лл1"-

Специализированного совета "уул-?'*ул---ЛЛ~ '< . \ "'[

кандидат биол.наук • <, М.НЖондр&тьев

- Актуальность проблемы. Низкая температура почвы в начальный период прорастания определяет продуктивность растений на обгзфной территории нашей.страны. Важнейшим звеном реакции растений на пониженную температуру является замедление темпов роста. Вопрос о взаимосвязи между степенью снижения скорости роста и устойчивостью язляется одним из основных при изучении продуктивности растений в неблагоприятных условиях. Для условий пониженнюс температур он является определяющим как для выяснения механизмов саморегуляции, так и для разработки методов оценки холодостойкости.

Разработка простых, но достаточно точно характеризукщих потенциальные возможности генотипа критериев - весьма важная и трудная задача.

Таким критерием может быть скорость роста корня в условиях по-нижениихЛтемператур. Подобный подход тем более оправдан, что рост в современной литературе рассматривается как интегральный процесс, отражавши всю совокупность процессов взаимодействия растений с факторами внесшей среды и как соверпенная система саморе уляции.

Для оценки селекционного материала необходимы теоретически обоснованные подходы к изучению отношений растений к температуре. Основой нашего подхода к проблеме явились представления С.Н.Дроздова с сотр, (1974, 1980) о зональном влиянии .-емг.ературы на терморезистентность и физиологические процессы растений. Диапазон температур, в котором осуществляются жизненные процессы, подразделяется им на фоновые, закаливаюете и повреждапцие. Т.В.Акимова (19"Х)). показала возможность разделения диапазона температур для листьев огурца от 0 до Э0*С по признаку "холодоустойчивость" на три зоны: фоновую, закаливающую к повреждаюпую, - и дала характеристику их по ряду физколого-биохиыичесхих-показателей.

'Но, кап показывает практика, интервалы температур, при которых растения закаливаются или повреждаются; варьируют в зависи- /, мости от вида, сорта, фазы развития и условий вегетации. Границы температурных зон могут оказываться также разными для листьев и! для корня огурца в силу приспособления этих органов к.разным температурам почвы и воздуха.

Цель и задачи исследования. Основная цель нашей работы сводилась к выяснению возможности использования ростовой реакции первичных корней кукурузы и огурца в качестве показателя устойчивости при снижении температуры от 30 до 2*С и на основании зтих данных выявлению границ температурных зон в самый ранний период . развития растений. ; ._

Для достижения поставленной цели мы изучали:

1. Ростовую реакции корня проростков кукурузы и огурца на снижение температуры от 30 до 2*С, /

2. Устойчивость к кратковременному охлаждению клеток, находящихся на разных фазах роста, определяемую по'минимальной температуре, останавливающей движение цитоплазмы в зависимости от температурной предобработки.

3. Восстановление ростовой функции корней проростков кукурузы и огурца после охлаждения, V

4. Зависимость скорости синтеза белка в первичных корнях кукурузы от изменения температуры в пределах фоновой, закаливающей, повреждающей и в период последействия пониженных температур, а также роль синтеза белка в процессе холодового закаливания,

Научная новизна. Впервые показано, что характеристика границ температурных зонг фоновой, закэдивающей и повреждающей, -возможна по изменению скорости роста корня. Выявлена возможность

•ки гомеостатичности сортов растений по ростовой реакции первич- • кого корня кукурузы и огурца. Получены данные, указывающие на то, что холодоустойчивость огурца сорта Алтайский ранний 166 сопряжена с сохранением стационарности роста в зоне закаливающих температур, а у сорта Алма-Атинский I имеет место разбалансированность этого процесса. Исследовано влияние температуры по зонам на скорость синтеза белка в корне кукурузы и получены новые данные о сортовых различиях п период действия и последействия пониженных температур. Впервые описано изменение холодоустойчивости клеток корня кукурузы, нахогятахся на разных фазах роста. Установлено, что повышение холодостойкости клетск зависит от синтеза белка на бОэ рибосомах и практически отсутствует, когда он подавлен ингибитором.

Практическая ценность. На основе полученных данных создано три метода: диагностика устойчивости к низким температурам, оценка ; гомеостатичности и определение границ температурных зон, оформленные заявками на авторские свидетельства.

Апробация работы. Материалы диссертации были предссявлены на Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" "Петрозаводск, 1975) , на региональном совещании "Повышение устойчивости растений к низким температурам" (Днепропетровск, 1982) и обсуждались на совместном заседании научного семинара лаборатории физиологии и экологии растений Института биологии Карельского филиала АН СССР.

Публикации. Опубликовано 10 работ, отражающих основные положения диссертации.

Сб-ьем заботы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, включагдих обзор литературы (I), описание объектов и методов исследования (2), из-

-5-

ложение полученных полученных результатов и их обсуждение (3 и 4) , заключение и список литературы (284 наименования, из них 67 на иностранных языках) , 16 рисунков и 18 таблиц. .

ОБЪЕКТ, УСЛОВИЯ и МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве исходного материала использованы двухсуточные проростки 2 сортов и гибрида кукуруаы, выращенные при температуре 27*С, разного географического происхождения, отличающиеся по степени холодостойкости: высокоустойчивый - Омокая 2, средне-устойчивый - гибрид Буковинский 3 и неустойчивый - Уабенокая ау« бовидная, и проростки двух сортов огурца холодостойкий сорт. Алтайский ранний 166 и неустойчивый Алма-Атинский I. Проростки окспонировались при температуре о-х- 2 до 30*С.' Предварительными опытами было установлена время окспозиции при этих температурах для выявления температурного эффекта. Затем оценивали холодоустойчивость клеток, скорость роста корней при указанных температурах до и после охлаждения.. Холодоустойчивость клеток определяли по минимальной температуре» обратимо'останавливающей движение цитоплазмы. Охлаждение проводилось в термоэлектрическом микрохолодильнике (Дроздов с сотр., 197 6) . Остановку движения цитоплазмы наблюдали в меристематических (0-2 мм от кончика корня4, растяп*-, вающихся (2-4 мм) и зрелых клетках (10-20 мм) . Скорость образования и перехода клеток к растяжению определяли по методу Брауна а модификации Обручевой (1965) . Гомеостатичность оценивали по формуле, предложенной Хангильдиным (1978).

Скорость синтеза белка определяли путем применения меченых атомов. Проростки экспонировали б растворе, с меченым С " - лейцином (удельная радиоактивность - I мкК/мл) при температуре 27* (фоновая), 10* (закаливающая) и 2* (повреждающая).: \

Белок выделяли, по методу, описанному Клячкс- и Кулаевой (1959) , содержание белка определяли по Лоури. Радиоактивность белка измеряли в толуоловом сцинтилляторе, радиоактивность кис-лоторастворимой <£ракши в жидкости Брея (Абакумова, 1977) . Подсчет радиоактивности проводили с помощью жидкостно-сцинтилляциок-ного счетчика ькв УАЦ.АС 81000. Для торможения синтеза белка был использован циклогексиадад фирмы "Serva". Биологическая повтор-ность определения - 9-кратная, химическая - 3-краткая,

Результаты оСраоотаны статистически (Плохинский, 1970) и оценены как достоверные при 9Ш уровне значимости. . , •

" Рост и устойчивость клеток корня огурца и '.•'. {кукурузы в зависимости о? температурной пре-••'ч. '• :',-у{ добраоотки '•-..

,;ч Сопоставление результатов определения скорости роста корня кукурузы и огурца о данными-исследования холодоустойчивости клеток показало, что фоновыми для.корня проростков кукурузы являются

• температуры от 18 до'30* (рис. I) , для корней проростков огурца -от 20 до 30* (рис. И). В пределах этих температур изменения скорости роста описаны, но различия,их достоверны только для крайних температурных точек зоны,, При понижении температуры в пределах этой зоны в равной степени замедляется скорость образования и пел; рехода клеток к растяжению у обоих сортов огурца (табл. I).-*

• ,ч Воздействие ?«мп«ратурой ниже 20*-на проростки огурца и темг-пературоИ ниже J80 .на проростки кукурузы повышает холодоустойчивость клеток, при" эт.ом резко замедляются ростовые процессы и до,-стигают минимума при 8* у корня, кукурузы и при 10* у корня огурца. Чем ниже температура, тем больше'тормозится скорость роста и возрастает холодоустойчивость,,Скорость роста,при снижении температуры до 10* замедляется у Омской ,2 в 8,4'раза; у гибрида Буковин-

уН'1

И-Н1 ^

■А**}

15 30 25 30

2 6 Ю 15 20 25 30

20 2 5 30 С.

. Холодоустойчивость клеток корней проростков кукуруза сортов Омская 2 (А),

Узбекская зубовидная (Б), гибрид Буковинский 3 , после температурной. ' обработки. I - температура 5-минутного охлаждения, останавливающего движение цитоплазмы, 2 - скорость роста корня, по оси ЙССЦИСС - температурная ;

предобоаботка.

А

/

+п

-С_

2 6 10 15" 20 25 30 2 6 10 )5 20 25 30°С

Рис.2. Холодоустойчивость клеток .КОРНЯ огурцов сопта Алтайские ранний 166(А), Алма-Атинский IГ Б), I- тешература 5-гшнут-ного охлахгения, останавливащего лвикение цитоплазмы, 2- скорость роста, по оси абсцисс - температурная предобработка

;<л •.- Таблица!

Влияние температуры па скорость образования и перехода клеток к растячению (тыс. клеток в час.)

Алтайский ранний 166

Алма-Атинский

Вариант С Т Ь~ ; "' " " "

опыта образования перехода к образования пепеточа к

клеток рястятению клеток пастстеотго

30* 2 ч 9,5 ±1 , 0 7,8 ± 0,9 9.6 ± 0,7 8,у ± 0,7

27* 2 ч 9,7 ± 1 ,1 8.2 ± 0,6 9,9 ± 0,6 9,4 ± 0,7

25* 2,5 ч 9,5 ± 0 .9 8.2 ± 0,7 9.7 ± 0,6 9,4 ± 0,7

22* 3 ч 8,0 ± 0 .9 8,С ± 0.6 8,0 ± 0,6 8,8 ± 0,7

20* 3,5 ч 5.0 ±0, 7 5.7 ±0.4 4,6 ± С.7 6.1 ± 0,4

ч со 2,6 ± 0 .3 3.8 ± 0,3 2,2 ± 0,8 3.2 ±0,2

15° 24 ч 1.0 ± 0 ,09 0,92±0,09 0,9 ± 0,1 1,Ш±0,06

12° 24 ч 0,62±0, С6 0,67±0,06 0,30±0,08 ;0,65±0,01

10° 24 ч 0,4Л±0. С5 0.51±0,05 0,25±0,08 0,50±0,03

8° 24 ч 0,07±0, 02 0.07±0,02 0,07±0,04. .0,05±0,03

ский 3 в II раз и у Узбекской зубовидной - в 13,3 раза. При изучении фаз роста корней огурцов при температуре 12* скорость образования клеток замедляется у огурца сорта Алтайский ранний 166 в 15 раз; у сорта Алма-Атинский I в 33 раза.

В целом при температуре 12* задержка деления и растяжения клеток приводит к снижению скорости роста корней огурца Алтайский ранний 166 в 13 раз, у сорта Алма-Атинский I в 22 раза .<Адаптация растений огурца сорта Алтайский ранний 166 .к температурам Ю-2 0 * С протекает в тесной связи с сохранением стационарности роста, т.е. соотношение процессов образования и перехода клеток к растяжению не изменяется.

Особенностью вксокоустойчивого сорта оказалась способность повышать холодоустойчивость при отнс?ительно меньшем.замедлении скорости роста корня при понижении температуры, Тюрина (1975) считает, что при закалке растений низкими положительными температурами взаимодействуют два важных фактора: накопление Сахаров, что имеет отрицательную корреляцию со скоростью роста, и образование новых более приспособленных к перенесению низкой температуры структур, что положительно коррелирует со скоростью роста при понижении температуры. Отрицательная или положительная корреляция между скоростью роста при пониженной температуре и термоустойчивостью зависит от взаимодействия этих двух факторов. Наличие литературных.дан-ных о более развитых системах регуляции при понижении температуры у холодостойких сортов кукурузы (Проценко и др., 1962, 1969, 1971; Мищустина и др., 1963 , 1975 , 1977 ; Levitt, 19 7 2 ; Родчонко, 1977 ; Акимова, Родченкь, 1977, 1978; Скворцова, Родченко, 1977) позволяет нам предположить, что у холодостойкого сорта кукурузы Омская 2

образование новых структур, более приспособленных к функционирова-. нию при пониженной температуре, является наиболее важным фактором . адаптации.

Воздействие температурой 8* и ниже на проростки огурца, температурой 6* и ниже на проростки кукурузы вызывают остановку роста и сндаение холодоустойчивости клеток. :

Учитывая то, что рост является интегральным процессом и выражает физиологическое состояние растений, мы попытались выяснить возможность использования данных об изменении скорости роста корня кукурузы в диапазоне температур 8~30*С и огурца в пределах .Ю-30*С в качестве показателя гоыеостатичности (табл.2).

• • Таблица 2

Оценка гомеостатичности сорта по ростовой реакции

. 4 ,,

корня кукурузы и огурца ... •"

Томеостатич- Омская 2 Гибрид '. Узбек- .Алтай- Алма-Атии-ность по Луковин-1. екая зубо- ский ский I

: скорости .'•;; .ский 3 видная ранний

Роста 0,89Л0,01 0,7^0,01 0,70±0,03 0,67Л0,01 0,7520,01

Образова- • -' ,••'.'• VI"..' "-'.' , . .

ния клеток. - - •.'•-.; 0,71±0,0Г 0,59ч) ,01

Перехода к ... - ' .. - '."..•" . —' 0 , 86±0 ,03 0, 81±0 , 03 ..растяжению, .

Оценка гомеостатичности сортов.свидетельствует о том, что этот .критерий соответствует устойчивости: холодоустойчивый сорт ку — курузы Омская 2 обладает большей гемеостатичностью, чем средне-устойчивый гибрид Буковинский 3 и неустойчивый Узбекский зубовидный. Холодоустойчивый.сорт огурца Алтайский ранний 166 также характеризуется высокой.гомеостатичностью ростовыхпроцессов. .

•---W : л ' Г: л;; 1ЛУ' .............

Сорт,с высокой гомеостатичностыс способен поддерживать низкую вариабельность ростовых процессов при изменении температуры в диапазоне 3 0-Ю*С у огурца и 30-8* у кукурузы, что указывает на повышенную способность к сохранению целостности внутриклеточных структур. Следовательно, для оценки гомеостатичности сортов можно рекомендовать ростовую реакцию корня.

Определение холодоустойчивости клеток корня кукурузы в фазе деления, растяжения и зрелости показало различие в степени их устойчивости по фазам роста (табл. 3 ) .

Таблица 3 .

Изменение холодоустойчивости клеток корня кукурузы в зависимости от фазы роста

Сорт

Температур ная предоб работка и время экспозиции

iемпература £>-минутного охлаждения, останечливающегскдвижение протоплазмы, C

Меристема зона '"зона'кЛётбк;"

растяжения закончивших рост

Омская 2

Гибрид Буковин-ский 3

27* 6 ч Ю*72 ч

27* 6 ч Ю*72 ч

Узбекская 27* б ч зубовидная ю*72 ч

-8,610 -13,0+0

- 7,8±0 -12,0*0

-6,5 ±0

-Ю,5±0,1

5*0,1 0±0,Г 1±0,1 5±0,1

5±0,1 4 = 0,1

-12,4=0,1 -I5.0+0.I

-12,0±0,1 -14,0±0,1

-12,0=0,1 -13,5±0,1

Наиболее чувствительными к кратковременному охлаждению оказались клетки зоны растяжения, менее чувствительными меристематические ; клетки и самыми устойчивыми клетки, закончившие рост. Многие авторы считают, что активный метаболизм, а также активные ростовые процессы определяют пониженную морозостойкость растений (Туманов,

1

1940, 1979 ; Васильев, 19 53 и др.) . В литературе имеется много данных о том, что в растущих клетках уровень интенсивности целого ряда обменных процессов гораздо выше, чем в клетках, закончивших рост (Обручева, 1967; Хавкин, 1974, 1977).

При сравнении холодоустойчивости клеток, находящихся на разных фазах роста, оказалось, что в растущих клетках она повысилась в большей степени, чем в закончивших рост. Можно полагать, что при действии закаливающей температуры растущие клетки, имеющие наиболее активный метаболизм, способны в большей степени адаптироваться к пониженной температуре и повышать устойчивость к кратковременному охлаждению.

Восстановление скорости роста корня огурца и кукурузы после охлаждения

Влияние температуры на рост и другие физиологические процессы растений, как известно, проявляется не только в момент ее действия, но и в последействии. Поэтому при изучении холодоустойчивости проростков кукурузы и огурца мы исследовали как устойчивость клеток к кратковременному охлаждению и адаптивное повышение их устойчивости, так и способность к восстановлению скорости роста корня после охлаждения. Проростки кукурузы, росшие при температуре 6-18* выдерживали охлаждение -3*С и при перенесении их в оптимальные температурные условия через 24 ч восстанавливали скорость роста корня (рис.3) , при этом у холодостойкого сорта Омская 2 наблюдались более быстрые темпы восстановления скорости роста. Повреждающее действие охлаждения значительно возрастает, если предзествуг.'цая температура была ниже б'С „Л -

Рис. 3. Степень восстановления скорости роста корня кукурузы после охлаждения (-3*С, 3 0 мин) в зависимости от температурной .предобработки..

(I - Омская 2, 2 - гибрид Буко-2 винский 3, 3 - Узбекская эубо-'*"» 3 видная) Э0*(3 \ о

Проростки огурца, закаленные при теыпзратуре от 2 0 до 8 , выдерживали охлаждение -1*С,и через 24 ч при температуре 27* почти . восстанавливали скорость роста корня (рис.4)..Восстановление ' скорости роста после охлаждения:было слабым у растений, выдержан-; ныхЛрредварительно при температурах 20-30*С."

125 г

Рис. 4. Степень восстановления скорости роста корня огурца после охлаждения (-1*С, 3 0 мин) в зависимости от температурной предобработки (I - Алтайский ранний 116 6, 2 - Алма-Атинский I) .

2

> * ■ _1—1_

10 15 20 30*С

Сянтоо 6CJ -са и холодостойкость клеток корня кукурузы

В результате проводенных опытов определен'обЛиЯ характер

о1

поступления С -лейцина в ткани корня и включение его в суммарный белок корня.

На основании полученных данных по радиоактивности и содержании белка в корне кукурузы мы построили кривые удельной .радиоактивности белка (рис.Ь) .

Тыс. имп.

2°

Н3

7* 48 4«

Рио.5. ррнамика включения С -лейцина в белки

корня проростков кукурузы пра 27, 10 и 2 С, I - 0-ская 2, 2 - гибрид Буковинский 3,

3 - Узбекская зубовидная

- и-

г

Кривая удельной радиоактивности белка нарастает линейно и, начиная с б часов, у Узбекской зубовидной и у гибрида Еуковинский 3 выходит на плато насыщения, у Омской 2 - с 7 ч. При понижении температуры до 10* скорость включения С -лейцина замедляется и соответственно увеличивается время для достижения плато насыщения. При этом при пониженной температуре (10*) скорость включения меченой аминокислоты в белок корня выае у холодостойкого •сорта Омская 2 и, следовательно, плато насыщения достигается у этого сорта значительно раньше - через 30 ч, в то время как у среднеустойчизого гибрида Буковинский 3 и неустойчивого сорта Узбекская зубовидная'плато достигается к 35 ч.

При пониженной температуре скорость синтеза белка снижается в 4,2 раза у Омской 2, в б раз у гибрида'Еуковинский 3 и Узбекской зубовидной.

.: В литературе имеются данные, что холодостойкие сорта кукурузы, как наиболее приспособленные,"быстро реагируют на понижение температуры перестройкой ферментативных систем. Так, у более холодостойких сортов и гибридов кукурузы при адаптации к пониженной температуре обнаружено больпе электрофоретических компонентов растворимых белков (Бухольцев, 1957; Белецкая, 1959; Ыл-щустина и др. , 1969 , 1977 ; Соломоновский, 1972 ; Альтергот и Бухольцев, 1972; Акимова, Родченко, 1977).

:•.".. При понижении температуры до 2*С синтез белка в корнях проростков кукурузы по нагим данным полностью не ингибируется. Так, включение меченой аминокислоты в белок через 2 часа при этой температуре снижено у Омской 2 в 13,2 раза, .у гибрида Еуковинский 3 в 19,0 раз, у Узбекской зубовидной в 30,9 раза по сравнению с' контролем. Снижение количества включенной метки в белок при тем- "

пературе 2*С не Елзвачэ Солее низким содержанием в ним радиоактивного предшественника, т.к. радиоективность аминокислота а корне вше.удельное радиоактивности белка у СмскоЛ в 17 раз, у гибрида Буковинский 3 в СО.раз, и у Узбекской зубовидной в 25 раз. По-видимому, при тег.:пературе 2* поврзздается белоксинт.езируюцая система клетки, причем в больше" степени у чувствительного к холоду сорта Узбекское зубовидно?*. •

Под влиянием циклогексимида в условиях пониненной температу-ры.(1С*С), индицирующей холодовсе закаливание значительно снижает-' ся или совсем не повышается устойчивость клеток к охлаждению. При обработке проростков циклогексимидом в концентрации 0,75 мкг/мл . степень мотивирования холодового закаливания при температурной предобработке 1С*С в течение 24 часов достигала 0С% (рис.6) .

//V -8

'7Л Чдси

Рис.6. Кинетика холодового закаливания клеток корня кукуру-ы ::..':. в присутствии циклогексимида (0,75 мкг/кл). I - Смекая •"V ;; 2 (без циклогексимида), 2 - Смекая 2 (с циклогексими-• ,"доы), 3 -Узбекская зубовидная (без циклогексимида), " 4 - Узбекская зубовидная (с циклогексимидом)

В условиях насего опыта показана специфичность действия' циклогексимида в этой концентрации. Так, при обработке циклогек-симидом в концентрации 0,75 мкг/мл включение меченой аминокислоты а белок корня кукурузы при температуре 27*С через 2 часа ингибировалось на 51-53Л, при пониженной температуре Ю*С через 2 4 часа на 8 52 при незначительном подавлении поглощения меченой 'аминокислоты,и-движения цитоплазмы. По мере увеличения продолжительности инкубации при пониженной температуре холодоустойчивость клеток падает и через 72 часа достигает исходного уровня. Как показали наии данные, к отому времени падает скорость включения СЛ-лсЕцина в белок и скорость движения цитоплазмы клеток корня кукурузы. Падение холодоустойчивости обуслоа-* лено, по-видимому, нарушением всего обмена ьеи;еств клетки вслед-ствке возрастания степени ингибировакия синтеза белка при пролон-тированной.экспозиции в присутствии циклогекснмида на холоде.

; ,' При использование концентрации ингибитора 1,0 мкг/мл способность к закалива-кю полностью утрачивалась. При концентрации антибиотика 1,5 мкг/мл холодоустойчивость была шгг.е, чем у исходных клеток. При обработке растений ингибитором в этой концентрации • ,синтез белка почти полностью тормозился, сильно ингибировалось поглощение С1 -леГ.цина в ткани корня и движение цитоплазмы. По: видимому, под действием высокой концентрации цлклогекскмида в ур-ловиях пониженно" температуры значительно наругается обмен Ее:цеств, и это приводит к падению холодоустойчивости клеток. Таким образом, подавление циклогекспмидсм повышения холодоустойчивости клеток*. корня кукурузы свидетельствует о существенной роли синтеза белка в процессе холодового закалипания -клеток корня кукурузы. "

-Л-

ГослелеЯотвпе пониженной температуры на скорость . синтеза белка корня проростков кукурузы

При возвращения троростков кукурузы с температуры 10*в оп-тк-'лльные температурные условия (27^ происходит усиление включе-

Рг.с. 7. Восстановление скорости ся-нтеза белка в корне кукурузы в пер:*од после.теЯствгл теупегатуры Ю*С . 2 -Омская 2, 2 -гибрид Буковякскяд 3, 3 -Узбекская зубовидная Холодостойкий сорт кукурузы Смекая 2 характеризуется бблее быстрым восстановлением скорости синтеза белка. А, как известно, повыяен-вня уровень синтеза белка является признаком более высокой устс Ячи-вости растений к действию низких те;лератур. Таким образом,усиление зкорости, синтеза белка в период последейотвпя понлхенноЗ температуры можно рассматривать как защитно-приспособительную реакции.

Последействие пониженной температуры 2* в течение 2 4 часов, расположенной в зоне повреждаютх температур, выразилось в сильном ингибировании синтеза белка корня проростков кукурузы.

'•'•;•• ' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ростовая реакция корней проростков кукурузы и огурца отражает изменение устойчивости клеток к низким температурам и указывает на-зональный характер влияния температуры от 2 до 30*С на растение. Указанный диапазон температур для первичных корней делится на 3 ' зоны: фоновую (20-30* - для огурца и 18-30* - для кукурузы),, зака-диваюцую (8-20* - для огурца и 6-18* - для кукурузы), повреждающую (ниже 8° - для огурца и ниже 6° - для кукурузы). При понижении температуры в пределах фоновой зоны у обоих сортов сохраняется стационарность роста, т.е. соотношение 'процессов образования и перехода клеток к растяжению не изменяется.

Снижение температура в зоне закаливания сопровождается замедлением скорости роста корня и одновременным повышением холодоустойчивости клеток. В пределах отих температур холодоустойчивый сорт Алтайский'ранний 166 сохраняет стационарность роста. Разбслансиро-ванность процессов образования и перехода клеток к растяжению наблюдается у.чувствительного к холоду сорта Алма-Атинский I. Выявлена. возможность оценки гсмеостатичности сорта по ростовой реакции корня.

;! Воздействие температурой ниже 10* на проростки огурца и ниже 8*С на проростки кукурузы вызывает остановку роста и резкое сниже-.ние устойчивости к кратксврекенномусхлажденив клеток. •..'•••• Определение устойчивости к кратковременному охлаждению клеток корня кукурузы в фазе деления, растяжения к зрелости показало различие их в степени устойчивости. Наиболее чувствительны к кратко-, -Ю-

временному охлаждению клетки зоны растяжения, менее чувствительны меристематические и устойчивы зрелые клетки.

'•;.- Скорость синтез., белка в клетках корня кукурузы в условиях ' пониженной температуры (Ю*С) замедляется в меньшей степени, чем .скорость роста корня. Причем наблюдаются четкие сортовые особен- ' ности в скорости синтеза белка. У высокоустойчивого сорта Смекая 2 скорость синтеза белка замедляется при температуре 10° в меньшей степени и восстанавливается значительно раньте в период последействия, чем у неустойчивого сорта. •'•'.•'..—"'• '

Полученные, результаты по изучению влияния циклогексимида на включение:С -лейцина в белок, корня кукурузы и.холодоустойчивость клеток свидетельствуют о существенной роли синтеза белка в процессе холодового закаливания. Приведенные литературные данные и собственные исследования дают основание считать, что при закаливании растений к низким температурам регуляторные ыеланизмы, управление синтезом белка, способны в данных условиях усиливать или возобновлять синтез белков, которые обладают достаточной конформационной гибкостью. По-видимому, эти изменения приводят к повышению холодоустойчивости клеток. '::У:У:'."'"'.. '"'.. -В'Ы ВОДЫ

1. Результаты, полученные по оценке устойчивости движения цитоплазмы к кратковременному охлаждению, оценке холодоустойчивости по изменению скорости роста корней проростков кукурузы и огурца

в диапазоне от 2 до 30*С, позволили четко выявить температурные зоны: фэновую (для кукурузы - 18-30*С, для огурца - 20*30*), заваливающую (для кукурузы - 6-18*, для огурца - 8-19*) и повреждающую (для кукурузы - ниже 6 * , для огурца - ниже 6 *) .

2. Интенсивный рост корня проростков кукурузы и огурца в зоне фоновых температур идет на фоне пониженной устойчивости к крагко-

временному охлаждению. В отой зоне неустойчивый сорт кукурузы Узбекская зубовидная характеризуется самыми высокими скоростями роста корня, движения цитоплазмы и самой низкой холодоустойчивость» клеток по сравнения с гибридом Буковинский 3 и особенно Омской 2. Наиболее устойчивы клетки, закончиысие рост, в меньсей степени -делящиеся и самая низкая устойчивость - у клеток, растущих растяжением, 8

3. При действии закаливающгх температур резко замедляемся скорость роста корня кукурузы и орураа и скорость движения цитоплазмы клеток корня кукурузы, при этом происходит повышение холодоустойчивости клеток. У высокохолодоустойчивого сорта Смекая 2 замедлет.з скорости роста и скорости синтеза белка происходит в меньшей степени, чем у гибрида Буковинский 3 и Узбекская зубовидная. Повыгекие терморезистентности клеток корня кукурузы происходит на всех фазах роста. * -

4» При температуре ниже 6*С у корней огурца и при температуре ниже 6 * у корней кукурузы наблюдается остановка роста и резкое снижение холодоустойчивости клеток. Значительно ннгибируется пониженной температурой (2*С) синтез белка и движение цитоплазмы.

5. Ростовой о5$еят последействия охлаждения в значительной степени зависит от теьтературкой предобработки. При предшествующей температуре, лежащей в зоне йоновцх темпергтур, рост куф'рузы и огурцов восстанавливался после охлаждения очень слабо. После эакаливакцих температур рост корня восстанавливался и после поврехдахЕ?1х температур сильно ингибировался или останавливался совсем. Более холодостойкие сорта значительно раньзе восстанавливали скорость роста.

6. Показано различное влияние закаливададей (10*) и повреж -дающей (2*) температур на скорость синтеза белка в период последей-

действия. После действия температурыЮ'С скорость синтеза белка быстро восстанавливается, температура 2* в последействии значительно ингибировала восстановление скорости синтеза белка. Высокоус- . тойчивкй сорт Омская 2 восстанавливает синтез белка через 8 часов, среднеустойчиЕыЯ гибрид Еуковикский 3 и Узбекская зубовидная только через 10 часов.

?. Установлено, что при понижении температуры до 10* синтез белка является более устойчивой функцией, чем рост. При замедлелии скорости синтеза белка в корне кукурузы Омская 2 в 4 раза, Узбек- . екая зубовидная в б раз скорость роста корня снижается в 6 и 13 раз соответственно. Повышение холодоустойчивости клеток корня кукурузы при действии пониженной температуры зависит от новообразования белков и практически отсутствует, когда оно подавлено ингибитором синтезабелка. л

8. Показана возможность оценки гомеостати'*чости сорта по ростовой реакции корня, огурца и кукурузы на изменение температурл,. Высокие показатели устойчивости клеток к кратковременному охлаждению, адаптации, степени восстановления скорости роста у холодостойкого сорта Смекая 2, все это свидетельствует о наличии у этого сорта более совершенных гомеостатических механизмов, регулирующих процессы жизнедеятельности.;. .• - ;_ .

, ', .Список работ, опубликованных по материалам

•диссертации'

:; I. Родченко О.П., Скворцова Р.Г., Бурбанова P.O. Оценка приспособления к низкой температуре по ростовой реакции клеток корня. Тезисы докладов симпозиума "Биологические проблемы Севера", Петрозаводск, 1976, 153. ; . _ ? * -

2; Бурбанова Р.С. Изучение синтеза белка при действии низкой температура в корнях кукурузы. Опер. инТорч. материалы СИМ1БР СО АН СССР, Иркутск. 1976, 125-130.

3. Бурбанова Р,С., Родченко О.П.Определенпе теглтературныхчзон по ростовой реакции корня кукурузы. Там же, Иркутск,1977, 13-14.

4. Бурбанова Р,С, Родченко О.П. Оценка',первичной устойчивости проростков кукурузы к промораживанию. Там же, Иркутск,1979.24-25.

5. Бурбанова Родченко О.П. Влияние температурного фактора на рост и устойчивость к охлаждению клеток корня огурца. Там же, Иркутск, 1980, 15-16; л _ , / - ,

6. Бурбанова Р.с; Ростовая реакция как показатель устойчивости растений к низким температурам. - Б сб.:Физиология устойчивости растений к низким температурам и заморозкам. - Иркутск,1980,123-129;

7". Бурбанова Р.С, Родченко С.П. Влияние низкой температуры на синтез белка первичных корней кукурузы. - В сб.:Особенности физиологических процессов при га зких положительных температурах.- Якутск, 19е0, 25-33; ," - 1 . "

81 .Бурбзяоза РЛС;', Родченко 0;ГГ. Синтез белка в клетках первичных корг»е2 гукурузн'в условиях "низких температур. Спер.инЛюрм. материалы. Иркутск, 1981, 10-12. - * „

9. Родченко 0.Щ', Бурбанова Р;С. Ростовая реакция проростков ' -растений как показатель устойчивости к низким температурам. Тезисы докл. IX Симпозиума по биологическим проблемам Севера. Сыктывкар, 1980, 248. - ; * -

10. Родченко О.П., Макарова4Л.Е., Бурбанова Р.С; Механизмы ре-' гуляции роста клеток корня при низких температурах. Тезисы докл. ре-"гионального совещания "Повышение устойчивости растений к низким теупегатурам", Днепропетровск, 1982, 120; . • .' ••

_7у. .. Л *,

Л-76598 21/XII—83 г.

Объем IV, п. л.

Заказ 3449. Тираж 100

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

Бесплатно.