Структурно-функциональные изменения в онтогенезе растений кукурузы (Zea mays L.) под действием ауксина и цитокинина

Калинина, Екатерина Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональные изменения в онтогенезе растений кукурузы (Zea mays L.) под действием ауксина и цитокинина
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональные изменения в онтогенезе растений кукурузы (Zea mays L.) под действием ауксина и цитокинина"

На правах рукописи

КАЛИНИНА Екатерина Андреевна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОНТОГЕНЕЗЕ РАСТЕНИЙ КУКУРУЗЫ (Zea mays L.) ПОД ДЕЙСТИВИЕМ АУКСИНА И ЦИТОКИНИНА

03.01.05 - Физиология и биохимия растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2010

003490910

Работа выполнена на кафедре агрономии Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «КГТУ»)

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Роньжина Елена Степановна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

кандидат биологических наук Ведущая организация:

Кондратьев Михаил Николаевич

Кондратьева Вера Валентиновна

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вологодский государственный педагогический университет»

Защита диссертации состоится « 19» января 2010 г. в «14.00» часов на заседании Диссертационного Совета Д 220.043.08 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева» (ФГОУ ВПО «РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева») по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49; т. 8(495)976-04-80; факс: 8(495)976-29-10; e-mail: info@timacad.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева»

Автореферат разослан «"(6 » декабря 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Белопухов С. J1.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема пищевых ресурсов человечества может быть успешно решена только путем интенсификации растениеводства и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Одним из эффективных приемов управления физиолого-биохимическими процессами, в том числе ответственными за продуктивность растений, является применение фиторегу-ляторов. Среди них особое место занимают фитогормоны и их синтетические аналоги. Именно гормональная регуляция является наиболее эффективной системой управления жизнедеятельностью растений (Полевой, 1986; Тарчевский, 2002). Весьма перспективными с точки зрения продуктивности растений являются препараты с ауксиновой и цитокининовой активностью. Показано, что ауксины и цитокинины влияют на целый комплекс физиологических и биохимических программ, оказывая существенные положительные эффекты на важнейшие процессы, протекающие в растительном организме (Кулаева, 1973, Соколова, 1986; Основы химической регуляции, 1987; Борзенкова и др., 1988).

В последние годы благодаря мощному прорыву в исследовании гормональной системы регуляции у растений стали относительно понятны молекулярные механизмы рецепции и трансдукции гормонального сигнала в растительной клетке (Kakimoto, 2001; Takei et al., 2001, 2004; Романов, 2009 и др.). Однако роль фитогормонов как регуляторов роста, развития и функционирования интактного растения пока исследована недостаточно. Также практически не проведено сопоставления характера многих интегральных эффектов фитогормонов для растений разных систематических групп, в частности, однодольных и двудольных. Например, для однодольных растений показано стимулируемое ауксином удлинение осевых надземных органов за счет активации растяжения клеток (Cocking, 1977; Полевой, 1989 и др.), для двудольных такая возможность остается недоказанной. В тоже время для травянистых двудольных растений известна активация цитокининами роста изолированных семядолей, листьев и их фрагментов (Miller, 1961; Кулаева, 1973, и др.), тогда как подобные эффекты для однодольных растений показаны лишь в единичных работах (De Boer, Feieraben, 1978; Чернядьев, Козловских, 1992; Kulaeva et al., 1996). Хорошо известно положительное влияние цитокининов на фотосинтез (см., напр. Кулаева, 1973; Кузнецов, 1995; Чернядьев,1993, 2000), о роли ауксинов в регуляции этого процесса известно мало (Пузина и др., 2000 и др.).

Специфика молекулярных механизмов действия фитогормонов, их полифункциональность, а также влияние со стороны других органов в единой до-норно-акцепторной системе зачастую вызывают сомнения в возможности эффективной регуляции физиолого-биохимических процессов в интактном растении. Однако подобное заключение можно сделать только после детального изу-

чения влияние фитогормонов, прежде всего ауксинов и цитокининов, на такие интегральные процессы как рост, фотосинтез, дыхание, особенно в системе целого растения, что до настоящего времени не сделано.

Выяснение этих вопросов особенно важно для эффективного управления формировавнием урожая тех сельскохозяйственных культур, которые возделыва-ются в условиях, отличающихся от оптимальных. В Калининградской области такой культурой является кукуруза. Высокая продуктивность этой культуры, определяющаяся С4-ТИПОМ фотосинтеза и интенсивными ростовыми процессами, обусловила ее широкое использование в пищевых и кормовых целях. Однако недостаток ФАР, суммы эффективных температур и избыточное увлажнение почвы в критические периоды развития позволяют возделывать эту культуру в Калининградской области лишь на зеленую массу и силос с относительно невысокой урожайностью 13-18 т/га.

Вполне вероятно, что уменьшить действие этих неблагоприятных факторов на растения кукурузы и повысить ее продуктивность можно с помощью фи-торегуляторов ауксиновой и цитокининовой природы.

Исходя из изложенного выше, целью работы явилось изучение действия ауксина (индолил-3-масляной кислоты - ИМК) и цитокинина (6-бензиламинопурина - БАП) на интегральные физиологические характеристики -рост, фотосинтетическую и дыхательную функцию вегетативных надземных органов в онтогенезе растений кукурузы.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать действие ИМК и БАП на рост изолированных коле-оптилей, а также стебля и листьев интактных растений кукурузы в онтогенеза.

2. Провести изучение ауксин- и цитокинин-зависимого роста на двух принципиально различных системах: исследуемой (колеоптили кукурузы) и модельной (листовые высечки тыквы). Для этого исследовать влияние ИМК и БАП на ряд физиологических характеристик исследуемых объектов (динамику роста, биоэлектрического тканевого потенциала (БЭП), рН среды инкубации, позволяющих сравнить механизмы действия этих фиторегуляторов.

3. Исследовать влияние ИМК и БАП на рост, мезоструктуру листа, интенсивность фотосинтеза и дыхания листьев кукурузы в системе целого растения.

4. Изучить действие ИМК и БАП на формирование урожая зеленой массы кукурузы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. ИМК и БАП в оптимальных концентрациях (10"5М и 10"4 М) активируют рост вегетативных надземных органов (изолированных колеоптилей, стебля и листьев интактных растений кукурузы).

2. Ауксин- и цитокинин-зависимый рост растяжением у изученных растительных объектов (изолированных колеоптилей кукурузы, листовых высечек тыквы) имеет близкий характер, вызывает сходные изменения БЭП и связан со снижением рН апопласта.

3. ИМК и БАЛ стимулируют формирование мезоструктуры листа (деление, рост клеток мезофилла, репликацию пластид, накопление фотосинтетических пигментов), активируют фотосинтетическую деятельность листьев интактных растений кукурузы.

4. ИМК и БАП стимулируют дыхательную активность листьев интактных растений кукурузы. Однако при этом отношение интенсивность фотосинтеза/интенсивность дыхания повышается.

5. Обработка растений ИМК и БАП увеличивает чистую продуктивность фотосинтеза и может приводить к повышению урожая зеленой массы кукурузы.

Научная новизна. Установлена возможность стимуляции фиторегулято-рами ауксиновой и цитокининовой природы роста, развития и функционирования (фотосинтеза и дыхания) не только изолированных органов, но и интактных растений кукурузы. Проведено сравнительное изучение действия ИМК и БАП на эти процессы на разных этапах онтогенеза растений. Доказана принципиальная возможность стимуляции с помощью цитокининов роста растяжением клеток листа однодольного растения. Обнаружена стимуляция экзогенными как экзогенным ауксином, так и цитокинином фотосинтетической и дыхательной активности листьев, увеличение отношения фотосинтез/дыхание и чистой продуктивности фотосинтеза у интактных растений кукурузы. Выявлено сходство ауксин- и цитокинин-зависимого роста растяжением у различных растительных объектов (колеоптилей кукурузы, листовых высечек тыквы). Отмечено позитивное действие ИМК и БАП на величину урожая зеленой массы кукурузы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Работа расширяет и конкретизирует существующие в настоящее время представления о влиянии ауксинов и цитокининов на ростовые процессы, фотосинтетическую и дыхательную активность листьев интактных растений. Она создает основу для возможного управления формированием урожая зеленой массы кукурузы с помощью фиторегуляторов ауксиновой и цитокининовой природы. Результаты работы используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» в лекционных курсах «Физиология растений» и «Инновационные технологии в АПК» для подготовки студентов сельскохозяйственных специальностей.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию Калининградского государственного технического университета (Калининград, 2000); V

съезде РОФР, Международной конференции «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003); VI съезде РОФР, Международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007); IV Съезде Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (Пущино, 2006); научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы» (Москва, 2006); Международных конференциях: «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005); «Инновации в науке и образовании -2006, 2007,2009» (Калининград, 2006, 2007, 2009); «Sink - Source Relationships in Plants» (Kaliningrad, 2007); научно-методическом семинаре «Биология растений в новом тысячелетии (Калининград, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, изложения полученных результатов, их обсуждения, выводов и списка использованной литературы (330 источников, в том числе 161 - на иностранных языках). Работа изложена на 157 страницах, содержит 34 рисунка, 6 таблиц.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основным объектом исследований явилась кукуруза (Zea mays L., гибрид СТК-189 MB). Для изучения физиологических эффектов ауксинов и цито-кининов на начальных этапах онтогенеза растений, а также анализа гормон-зависимого роста проростков кукурузы использовали изолированные колеопти-ли. Дополнительно проводили сравнительное изучение гормон-зависимого роста на принципиально иных растительных объектах - листовых высечках тыквы (Cucurbita pepo L., сорт Мозолеевская столовая). Для экспериментов были выбраны ИМК и БАП, как высокоэффективные, наиболее стабильные фито-регуляторы с ауксиновой и цитокининовой активностью,

Исследуемые части опытных растений обрабатывали водными растворами ИМК и/или БАП, концентрации которых были подобраны в предварительных экспериментах, контрольных - дистиллированной водой. Размеры изолированных органов определяли на аппарате Микрофот-5-П01 (Россия), pH среды инкубации растительных тканей регистрировали на универсальном ио-номере (ТМ 6, Россия). Биоэлектрическую активность тканей оценивали по изменению БЭП, измеренного путем экстраклеточного отведения (Методы изучения мембран..., 1986). Площадь листовой пластинки (S) кукурузы определяли по линейным размерам: S = 0,65 ' (1" d), где 1 - длина, d - ширина; тыквы -весовым методом (Третьяков и др., 2003).

Для анализа действия ауксина и цитокинина на более поздних этапах онтогенеза кукурузы проводили полевые мелкоделяночные опыты на интакт-ных растениях. Растения выращивали в открытом грунте с использованием основных элементов агротехники, принятой для этой культуры. Норма высева составляла 78 кг/га всхожих семян, количество взрослых растений - 100 тыс./га. Учетная площадь делянки -10 м2 (схема посадки - 2x5 м), повторность четырехкратная. Надземную часть опытных растений в фазы всходов, выбрасывания метелки и цветения початков опрыскивали водным раствором ЙМК (10"5 М) или БАП (10"4 М) (концентрации подбирали предварительно). Динамику роста интактных растений в онтогенезе оценивали по изменению длины, толщины стебля, площади листа средней формации и суммарной площади листьев (ассимиляционного потенциала). Анализ мезоструктуры листа проведен по А.Т. Мокроносову и P.A. Борзенковой (1978) на мацерированном (35 мин, 2н HCl, 90°С) материале. Размеры клеток измеряли с помощью винтового окулярного микрометра МОВ-1-15х (Россия). УППЛ (сухую массу единицы площади листа) определяли путем высушивания листовых высечек определенной площади при температуре 105° С (Третьяков и др., 2003). Содержание фотосинтетических пигментов анализировали по Веттштейну (Гавриленко и др., 1975) с использованием спектрофотометра «Specol-11» (Carl Zeiss, Германия). Интенсивность фотосинтеза и дыхания определяли бескамерным методом, основанным на регистрации увеличении содержания углерода органических веществ в листовых высечках на свету и учете его траты в темноте (Бородулина и др., 1985). Содержание органических веществ определяли методом мокрого сжигания в хромовой смеси по Х.К. Аликову с применением этого же спектрофотометра (Третьяков и др., 1990). Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) оценивали в фазу начала цветения початков по приросту сухой массы растений, отнесенному к площади листовой поверхности за учетный период (Гродзинский A.M., Гродзинский Д.М., 1973). Урожай зеленой массы анализировали в течение 3-х вегетационных сезонов по общей биомассе надземной части растений в фазу молочно-восковой спелости, согласно ГОСТ 13634-90. Биологическая повторность - 5-10 кратная, воспроизведение - 3-5-кратное.

Результаты обработаны статистически. В таблицах и на рисунках представлены средние арифметические значения, в таблицах дополнительно - доверительные интервалы, рассчитанные по стандартным отклонениям. Достоверность различий между вариантами оценивали с помощью дисперсионного анализа при Р = 0,95.

Ряд экспериментов (динамика роста изолированных органов, измерение БЭП, исследование свойств клеточных стенок) проводили в лаборатории функциональной активности мембран растительных клеток БИНИИ СпбГУ (г.

Санкт-Петербург) в рамках научного сотрудничества под руководством проф. В.В. Полевого совместно с к.б.н. Е.И. Шаровой (БИНИИ СпбГУ) и Ю.В. Ев-тушевской (КГТУ).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследований изучили влияние ИМК (10"5М) и БАП (10" 4М) на рост проростков кукурузы на начальных этапах онтогенеза. Подземное прорастание моделировали с использованием этиолированных проростков. При этом использовали две системы - изолированные отрезки 4-суточных этиолированных колеоптилей (15 мм) и аналогичные колеоптили с удаленной на 5 мм верхушкой. В последнем случае предполагали, что у декапитированных колеоптилей существенно снижено содержание эндогенных ауксинов. Отрезки колеоптилей погружали в растворы ИМК (10'5 М) и/или БАП (10"4 М) и измеряли их длину через 1, 5,24 и 48 ч.

Обработка ИМК достоверно стимулировала рост колеоптилей в обоих вариантах уже к 5 ч опыта; к 24 ч реакция была наиболее выраженной - наблюдали увеличение длины на треть у декапитированных, и почти в 1,6 раза - у неде-капитированных проростков (рис. 1). В последующие 24 ч (48 ч) изменения практически отсутствовали. БАП также стимулировал рост, за 24 ч увеличивая длину этиолированных декапитированных и недекапитированных колеоптилей в 1,3 и 1,4 раза соответственно (рис. 1).

Из проведенных экспериментов следует, что декапитация проростков тормозила их рост, а обработка ИМК и БАП - стимулировала его. Однако, фиторе-гуляторы интенсифицировали рост и недекапитированных растений.

Следующая серия экспериментов была проведенна с этиолированными освещенными проростками (имитация выхода растений на поверхность почвы). Освещение этиолированных колеоптилей несколько затормаживало ростовые процессы в них. ИМК и БАП активировали рост колеоптилей рис.1). Обработка ИМК недекапитированных колеоптилей приводила к увеличению их длины в 2,4, декапитированных - в 2,1 раз за 24 ч. Под действием БАП длина недекапитированных проростков увеличивалась в 1,6, декапитированных - в 1,8 раз.

Реакция первого листа на освещение и обработку фиторегуляторами была качественно сходной с реакцией освещенных колеоптилей, но количественно более слабой.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов было установлено стимулирующее действие ИМК и БАП на ростовые процессы, протекающие в проростках кукурузы на ранних этапах онтогенеза.

контроль ИМК БАП ИМК+БАП Варианты опыта

Рис. 1. Изменение длины колеоптилей кукурузы при разных условиях обработки за 24 ч.

Контроль - дистиллированная вода, концентрации ИМК - 10"5М, БАП - 10ЧМ Варианты опыта: I - этиолированные недекапитированные проростки в темноте (НСРо^ОД); 2 - этиолированные декапитированные проростки в темноте (НСРо,5=0,1); 3 - этиолированные недекапитированные проростки, освещенные (НСРо,5=0,2); 4 - этиолированные декапитированные проростки, освещенные (НСР0,5=0,3).

Четкая ростовая реакция колеоптилей не только на ауксин, но и на цитоки-нин, явилась основой для сравнительного изучения гормон-зависимого роста растяжением. В настоящее время известно, что ауксин, вызывая удлинение колеоптилей, стимулирует рост клеток растяжением клеток, в частности за счет активации работы Н+ - помпы плазмалеммы, приводящей к выбросу Н+ в апо-пласт и серии последующих событий, к увеличению в следствие этого эластичности клеточной стенки. В сочетании с активацией метаболизма это создает основу для роста клеток растяжением. Для цитокининов подобный механизм не установлен. Исходя из изложенных выше результатов, была выдвинута гипотеза, что подобным образом действует не только ауксин, но и цитокинин. Для проверки этой гипотезы были проведены эксперименты по влиянию экзогенных ИМК и БАП на БЭП, изменение рН среды инкубации колеоптилей, а также инкубирование исследуемых объектов при разных рН.

Для исследования биоэлектрической активности использовали этиолированные декапитированные проростки кукурузы и измеряли БЭП. Изменение рН среды инкубации измеряли с интервалом 5-10 мин в течении 1 ч и по истечению 24 ч. Разные значения рН инкубационной среды создавали при помощи 2 мМ ацетатного буфера с рН 7,0; 6,5; 3,5. Для проверки универсальности

обнаруженных эффектов, аналогичные эксперименты были проведены с листовыми высечками тыквы (двудольного растения).

В результате проведенных экспериментов как под действием ИМК, так и БАП наблюдали:

1. Изменение биоэлектрической активности тканей (рис. 2 а). При этом под влиянием как ИМК, так и БАП в первые 25-30 мин эксперимента происходила электронегативация тканевого потенциала на 25-45 мВ, что соответствовало деполяризации плазмалеммы. После этого происходила электропозитива-ция БЭП на 8-12 мВ в течение 10-15 мин, соответствовавшая гиперполяризации плазмалеммы. Затем наблюдали затухавшие со временем колебания, что, по-видимому, соответствовало выходу Н+ из клетки и последующему входу Са2+ в клетку. Следует отметить, что изменения БЭП под действием БАП были более быстрыми, чем под действием ИМК, а динамика изменения происходившими при совместном влиянии двух фиторегуляторов была сходной с изменениями под действием одной ИМК. Таким образом, обработка колеоптилей регулятором как цитокиноновой, так и ауксиновой природы приводила к интенсивным колебаниям и значительному снижению уровня БЭП, при этом реакция была сходной, независимо от природы фиторегулятора.

Время, ч

Рис. 2. Изменение БЭП отрезков колеоптилей 4-х суточных этиолированных декапитированных проростков кукурузы при действии ИМК, 10~5 М и БАП, 10"4 М

2. Результаты типичных экспериментов по влиянию ИМК и БАП на рН среды инкубации приведены на рис. 3. Из представленных результатов следует, что внесение как ИМК, так и БАП в среду инкубации колеоптилей кукурузы в первые же минуты вызывало резкое снижение рН с 6,50 до 6,10 - 6,32 (рис. 3 а). Далее величина рН медленно изменялась и через сутки опыта снижалась до

5,67. Снижение рН среды инкубации растительных тканей под влиянием исследуемых фиторегуляторов, скорее всего, указывает на активацию работы Н+-помпы плазмалеммы, которая осуществляет выход Н+ в периплазматическое пространство.

3. Снижение рН инкубационной среды вызывало ускорение растяжения и приводило к увеличению размеров исследуемых растительных тканей, результаты типичного эксперимента представлены на рис. 3 б. При этом степень увеличения прямо пропорционально зависит от уровня рН, максимальный эффект зарегистрирован для наиболее низкой из исследуемых рН - 3,5. Следует особо отметить, что наблюдаемый эффект при этом значении рН был практически идентичен как по интенсивности, так и по динамике развития с эффектами, наблюдавшимися после обработки ИМК и БАП.

Рис. 3. Изменение рН инкубационной среды (2 мМ ацетатный буфер) (а) и длины отрезков колеоптилей 4-х суточных этиолированных декапитированных проростков кукурузы при действии ИМК, БАП и рН инкубационной среды (б)

Варианты опыта: 1,4,5 - рН 7,0; 2 - рН 6,5; 3 - рН 3,5; 1-3 - (без фиторегулятора); 4 - ИМК (105 М); 5 - БАП (10"4 М).

Важно, что эти явления были обнаружены нами не только при обработке колеоптилей, но и при обработке растительных тканей принципиально иного типа - листовых высечек тыквы, у которой тоже была зарегистрирована четкая ростовая реакция на ауксин и цитокинин (рис. 4, 5).

момент обработки

аз

о *

о? о И 3

контроль (вода)

4,0 24,5 25,0 25,5

Время, ч

Рис. 4. Изменение БЭП высечек из растущих (50% Б„шх) листьев тыквы

при действии ИМК, 10"5 М, БАП, 10"4 М.

7,0

6,5

Я Л6,0

5,5 5,0

(а)

момент обработки /

(б)

контроль

БАП

| 0,5

§ 0,4 я

§ 03

а '

о ч к <и я X о X ш 2

0,2 0,1 0,0

123 4

50 100 150 200 25 Время, мин

48 72 Время, ч

Рис. 5. Изменение рН инкубационной среды (2 мМ ацетатный буфер, рН 6,5) (а) и площади высечек из растущих (50% $тах) листьев тыквы при действии БАП, 10"4 М и рН инкубационной среды (б) Варианты опыта см. рис. 3.

Таким образом, из представленных результатов можно сделать заключение, что обработка фиторегуляторами как ауксиновой, так и цитокининовой природы по целому набору исследуемых характеристик приводит к близким физиологическим эффектам.

Поскольку результаты лабораторных экспериментов подтвердили гипотезу о близких эффектах ауксинов и цитокининов на ряд физиологических характеристик растений кукурузы на начальных этапах онтогенеза, следующий этап работы был направлен на изучение действия ИМК и БАП на формирование и функционирование растений кукурузы на более поздних этапах онтогенеза. Для этого проводили полевые мелкоделяночные опыты. Надземную часть опытных растений в фазы всходов, выбрасывания метелки и цветения початков опрыскивали водным раствором ИМК (105 М) или БАП (10"4 М). Оценивали динамику роста растений по изменению ряда физиологических параметров (см. материалы и методы исследований). Кроме того, исследовали особенности ме-зоструктуры листа, сухую массу единицы площади (УППЛ), содержание фито-синтетических пигментов, интенсивность фотосинтеза и дыхания, содержание органических веществ, ЧПФ и урожай зеленой массы растений кукурузы.

Полученные результаты по влиянию ИМК и БАП на физиологические характеристики интакгных растений кукурузы представлены на рис. 6, 7 и в табл. 1, 2. Из них следует, что обработка растений фиторегуляторами приводила к удлинению и утолщению стебля (рис. 6), стимуляции роста листьев, проявлявшейся в увеличении УППЛ (табл. 1), площади каждого отдельного листа и ассимиляционного потенциала (суммарной листовой поверхности) растений в целом (рис. 7).

Кривые роста стебля и листьев представленные в натуральном и полулогарифмическом виде, имеют типичную Б-образную форму. На них хорошо просматриваются типичные фазы роста. Стоит отметить отсутствие лаг-фазы (начальной фазы) и немедленное наступление фазы ускорения роста у растений как контрольного, так и опытных вариантов. Продолжительность фазы экспоненциального роста в пределах разных вариантов составила 10-15 сут. Фаза замедления роста наступала на 20-30 сут, а переход в стационарную фазу, как правило, - на 50 сут. Влияния фиторегуляторов на ускорение прохождения фаз роста не обнаружено, однако четко отмечено их действие на интенсивность ростовых процессов, характеризующееся увеличением конечных размеров органов интактных растений кукурузы.

Степень проявления эффектов различалась на разных стадиях развития растений. После обработки всходов фиторегуляторами нам не удалось зарегистрировать заметного увеличения длины или толщины стебля растений. Однако более поздняя обработка ИМК или БАП 50-суточных растений в фазу выбрасывания метелки уже существенно увеличивала длину стебля, которая к концу опыта превышала длину растений контрольного варианта на 20 (ИМК) и 14% (БАП) (рис. 6 а). Диаметр стебля под влиянием фиторегуляторов увеличивался на 13-19% (рис. 6 б).

4,0

3 3,0

2,0

■3

1,0

0,0

Возраст растений, сут Рис. 6. Кривые роста стебля растений кукурузы в онтогенезе при действии ИМК, 10 5 М (2) и БАП, 10"4 М (5); (а, в) - длина стебля (X) (НСР0>5 = 3,4); (б, г) - диаметр стебля (У) (НСР0,5 = 0,1) 1 - контроль (без фиторегулятора). Стрелками показано время обработки фиторегуляторами Фазы роста: I - фаза ускорения роста; II - фаза экспоненциального роста; III - фаза замедления роста; IV - стационарная фаза.

ИМК стимулировала рост листьев, приводя к увеличению площади листа средней формации на 21, а суммарной листовой поверхности - более чем на 40%. Проявление эффекта наблюдали после второй обработки 50-суточных растений, он сохранялся до конца эксперимента (рис. 5). Площадь отдельного листа под действием БАП увеличивалась также на 20%, однако суммарная площадь листьев у опытных и контрольных растений статистически достоверно не отличалась, существовала лишь тенденция к увеличению этой величины. Третья обработка 70-суточных растений в фазу цветения початков дополнительно не приводила к существенному увеличению длины, диаметра стебля или площади листьев.

В наших опытах УППЛ обработанных ИМК листьев была на 5, а БАП -почти на 8% больше, чем контрольных (табл. 1).

Из литературных данных известно, что величина УППЛ свидетельствует, в первую очередь, об оптимизации работы фотосинтетического аппарата растений (Чернядьев, 2002).

л 160,00 Г

|г,2 120,00 ё * § § 80,00 Я Р

& О

га 14 £

Возраст растений, сут Рис. 7. Кривые роста листьев растений кукурузы в онтогенезе при действии ИМК, Ш5 М (2) и БАП, 104 М (3); (а, в) - площадь листа средней формации (2); (б, г) - суммарная площадь листьев на растении (Н), (НСР0^=1,9) 1 - контроль (без фиторегулятора). Фазы роста как на рис. 6.

Таблица 1. Действие ИМК и БАП на УППЛ листа средней формации интакт-

Варианты обработки УППЛ

мг/см2 % от контроля

Контроль (без фиторегулятора) 0,520 + 0,017 100,0

Опыт ИМК, 10"5М 0,547 + 0,018 105,2

БАП, Ю^М 0,560 + 0,015 107,7

Примечание. Растения обрабатывали фиторегуляторами в фазу полного появления всходов (10 сут.), начала выбрасывания метелки (50 сут.); анализировали 60 - суточные растения.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов был зарегистрированы стимулирующие эффекты ИМК и БАП на рост различных типов вегетативных органов однодольного растения (стебля, листьев) и установлена онтогенетическая динамика этих явлений. Однако необходимо отметить, что ауксин в этом отношении был более эффективен, поскольку он действовал в меньших концентрациях (10'5 М), чем цитокинин (Ю-4 М) и в ряде случаев оказывал более сильный ростовой эффект (рис. 6-7).

Весьма важным результатом работы явилось установления того факта, что стимуляция роста была получена нами не только в модельных системах-изолированных органах, но и в системе целого растения. Этот факт представляет несомненный интерес с теоретической и практической точки зрения, поскольку на интактном растении ответную реакцию на фиторегуляторы по ряду причин наблюдать сложнее.

Хорошо известно, что продуктивность зависит не только от интенсивности ростовых процессов, но и от фотосинтетической и дыхательной деятельности растений (Ничипорович, 1982). Существенное значение также имеет соотношение активности фотосинтеза и дыхания. В связи с этим, ряд экспериментов был связан с изучением влияния ИМК и БАП на эти процессы.

Как показали исследования, проведенные другими авторами на большом числе видов и сортов сельскохозяйственных растений, основными морфологическими характеристиками, по изменению которых можно судить о фотосинтетической деятельности растений являются УППЛ (табл. 1), ассимиляционный потенциал, а так же мезоструктура листа (Мокроносов, 1994; Васильчук и др., 2000).

Данные по действию ИМК и БАП на УППЛ и ассимиляционный потенциал растений представлены выше (табл. 1, рис. 7). При анализе мезоструктуры было зарегистрировано, что обработка ИМК и БАП приводила к увеличению числа клеток в листе в 1,7 под действием ИМК и 1,3 раза под влиянием БАП, вероятно за счет активации клеточных делений. Фиторегуляторы стимулировали увеличение объема клеток мезофилла, который под действием ИМК изменялся в 1,4, БАП - в 1,6 раза. О степени увеличения объема говорит не только увеличение средних арифметических значений, но также и сдвиг максимума функции распределения в сторону больших значений, отражающий появление новых фракций клеток большего объема, отсутствовавших в листьях необработанных растений (рис. 8).

Под действием фиторегуляторов увеличивалось также количество хлоропла-стов в клетках хлоренхимы листа (рис. 8). Характер распределение клеток мезофилла по числу хлоропластов отчетливо свидетельствуют о сдвиге экстремумов функции распределения в сторону увеличения числа хлоропластов в клет-

ках, обработанных ИМК или БАП листьев. В частности, в результате обработки ИМК, и особенно БАП в листе появлялись новые фракции клеток с увеличенным до 120-149, а в отдельных клетках до 154 числом хлоропластов.

£ s

S-

о с S

л аО)

о к

сЯ (с S-о а Ег

40 30 20 10 0

12 3

(а)

OS ON

oí 00 Т-1

\ 1 1 т—'

о О о 1

со \с

Os"

СЭ

oí in

г-ет 1 я г*

Os Os а\

о О! СП О! со>

о о о

00 О) О!

Объем, тыс. мкм'

s f-

с S

а-щ

в п) S-

S-о <я ¡X

80 60 40 20 0

123

ÉL

(б)

о, 00

О 1Г)

Число хлоропластов, 1/кл

Рис. 8. Действие 10"5 М ИМК (2) и 10'4 М БАП (3) на распределение клеток мезофилла листа кукурузы по объему (а) и по числу хлоропластов (б).

1 - контроль (без фиторегулятора).

Сроки обработки и анализа растений - см. табл. 1.

Позитивное действие ИМК и БАП на фотосинтетический аппарат растений выражалось также и в увеличении содержания фотосинтетических пигментов - хлорофиллов и каротиноидов в листьях (табл. 2). После третьей обработки растений ИМК содержание хлорофиллов а и b возрастало на 17, БАП - на 47%. Эти факты свидетельствовали о потенциально более эффективном поглощении и преобразовании энергии ФАР обработанными растениями.

Таблица 2. Действие ИМК и БАП на содержание фотосинтетических пигментов (мг/дм2) в листе средней формации растений кукурузы__

Варианты опыта Хлорофиллы Кароти-ноиды

а в а+Ь а/Ъ

13.08.2004 (60 - суточные растения)

Контроль (без фиторегулятора) 1,7 ± 0,3 1,0 ± 0,4 2,7 1,7 0,2 ± 0,1

ИМК(10"5М) 1,9 ± 0,6 1Д ± од 3,0 1,7 0,6 ± 0,3

БАП(10_4М) 2,0 ± 0,1 1,3 ± 0,5 3,3 1,5 1,0 ± 0,2

06.09.2004 (80-суточные растения)

Контроль (без фиторегулятора) 2,1 ± 0,1 1,4 ± 0,2 3,5 1,5 1,4 ± 0,6

ИМК(10-5М) 2,6 ± 0,1 1,5 ± 0,5 4,1 1,7 1,6 ± 0,2

БАП(10"4М) 2,9 ± 0,2 1,8 ± 0,4 4,7 1,6 1,7 ±0,4

Примечание. Растения обрабатывали фиторегуляторами 12.06.2004 (фаза полного появления всходов); 03.08.2004 (фаза начала выбрасывания метелки) и 27.08.2004 (фаза полного цветения початков). В таблице указаны даты определения пигментов и возраст растений.

Анализ мезоструктуры позволил нам предположить, что и ИМК, и БАП могут оказывать позитивное влияние на фотосинтез интактных растений кукурузы. Наши исследования показали, что, действительно, ИМК и БАП стимулировали фотосинтез, увеличивая фотосинтетическую активности единицы площади листа (рис. 9). В середине вегетации, через 10 дней после второй обработки 50-суточных растений ИМК, интенсивность фотосинтеза возрастала в 1,3, а БАП - в 1,6 раза. Вероятно, это явилось следствием обнаруженного позитивного влияния фиторегуляторов на формирование (количество, объем) клеток мезофилла и снижение за счет этого мезофилльного сопротивления, а также на количество пластид и содержание фотосинтетических пигментов. Стоит отметить, что влияние БАП на интенсивность фотосинтеза было достоверно более сильным, чем ИМК.

Таким образом, обработка ИМК и БАП приводила к стимуляции роста растений кукурузы в генеративную фазу развития (фазы выбрасывания метелки и цветения початков), а также к изменению структурно-функциональных особенностей листа. При этом наблюдаемые эффекты были сходными для фиторегуляторов ауксиновой и цитокининовой природы.

При анализе интенсивности дыхания было установлено, что оба фиторе-гулятора приводят к его активации, очевидно, улучшая субстратное и энергетическое обеспечение ростовых процессов. Причем и в этом случае БАП оказывал

более сильное влияние, чем ИМК. У 60-сут растений (фаза выбрасывания метелки) после второй обработки ИМК или БАП интенсивность дыхания увеличивалась соответственно в 1,1 и 1,5 раз (рис. 9).

§10

(а)

„ *

и N

8 5

я З

03 ^ Х м

А °

4 и

(б)

Варианты опыта

Рис. 9. Действие ИМК, 10"5 М (2) и БАП, 10"4 М. (5) на интенсивность фотосинтеза (а) и дыхания (б) листьев интактных растений кукурузы (НСР0,5=0,1)

1 - контроль (без фиторегулятора).

Сроки обработки и анализа растений - см. табл. 1.

В этой ситуации принципиальное значение имеет соотношение стимулирующего действия ИМК и БАП на фотосинтез и дыхание. Анализ показал, что стимуляция фотосинтеза каждым из фиторегуляторов существенно выше по сравнению с дыханием, то есть их действие увеличивало отношение фотосинтез/дыхание. Действительно, оценка эффективности функционирования листового аппарата показала увеличение чистой продуктивности фотосинтеза в результате обработки растений: в некоторой степени после обработки ИМК, и существенно (в 1,5 раза) при обработке БАП (рис.10).

10,0

н >

Э"

8,0 6,0 4,0 2,0 0,0

Рис. 10. Действие ИМК, 10° М (2) и БАП, 10"4 М, (3) на чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) листьев интактных растений кукурузы (НСРо,5 = 0,8). / - контроль (без фиторегулятора) Сроки обработки см. табл. 1. анализировали 70 суточные растения.

1 2 3 Варианты опыта

Эти результаты позволили высказать предположение, что обработка растений кукурузы как ИМК, так и БАП может повысить накопление органической массы растений.

Заключительная серия экспериментов была направлена на изучение влияния ИМК и БАП на продуктивность интактных растений кукурузы. Учитыва-

ли урожай вегетативной массы растений в фазу молочно-восковой спелости (90-сут растений). Обработка фиторегуляторами надземных органов растений кукурузы приводила к увеличению биомассы на 7-9 при использовании ИМК и на 12-14% в результате применения БАП (табл. 3).

Таблица 3. Действие ИМК и БАП на биомассу надземной части (кг с учетной делянки) интактных растений кукурузы в фазу молочно-восковой спелости

Варианты обработки Сырая масса

2003 год 2004 год 2005 год

кг/Юм2 % от контроля кг/Юм2 %от контроля кг/ Юм2 %от контроля

Контроль (вода) 26 100 34 100 14 100

Опыт ИМК, 10"5М 28 108 37 109 15 107

БАП, 10ЧМ 29 112 38 112 16 114

НСРо.5 2,0 - 2,0 - 2,4 -

В итоге, несмотря на то, что в ряде случаев эффекты БАП были слабее, чем ИМК (см. рис. 6-7), влияние БАП на ЧПФ и урожай зеленой массы оказалось выше, чем ИМК. Возможно, это связано с сильным протекторным действием ци-токининов (Кулаева, 1973; Чернядьев, 2005).

В заключение следует подчеркнуть, что высокая физиологическая активность ауксиновых и цитокининовых препаратов, возможность их использования в низких концентрациях (г/га) и относительная экологическая безопасность в сочетании с описанными выше физиологическими эффектами этих препаратов делают ауксины и цитокинины перспективными соединениями для использования в растениеводстве.

ВЫВОДЫ

1. ИМК (10 5 М) и БАП (10"4 М) активируют рост вегетативных надземных органов (колеоптилей, стебля, листьев) интактных растений кукурузы в течение всего онтогенеза.

2. Ауксин- и цитокинин- зависимый рост растяжением у различных изученных типов растительных объектов (изолированных колеоптилей кукурузы, листовых высечек тыквы) основан на сходных явлениях, связанных с изменением БЭП и снижением рН апопласта.

3. ИМК и БАП стимулируют формирование мезоструктуры листа (деление, рост клеток мезофилла, репликацию пластид, накопление фотосинтетических

пигментов) и активируют фотосинтетическую деятельность листьев интактных растений кукурузы.

4. ИМК и БАП стимулируют дыхание листьев интактных растений кукурузы, отношение интенсивность фотосинтеза/интенсивность дыхания при этом, повышается.

5. ИМК и БАП увеличивают чистую продуктивность фотосинтеза листьев интактных растений кукурузы.

6. С помощью обработки растений водными растворами ИМК (10"5 М) и БАП (10 4 М) можно увеличить урожай зеленой массы кукурузы на 7-9 и 1214% соответственно.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

В рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. Калинина Е.А. Влияние ИМК и БАП на рост, фотосинтетическую функцию и продуктивность кукурузы (Zea mays L.) / Е.А. Калинина // Известия ТСХА. - 2009. - № 3. - С. 181-186.

2. Роньжина Е.С. Использование синтетических ауксинов и цитокининов для повышения урожайности зеленой массы кукурузы / Е. С. Роньжина, Е. А. Калинина // Arpo XXI. - 2007. - № 7-9. - С. 36-37.

В региональных и зарубежных изданиях, материалах, съездов и конференций

3. Роньжина Е.С. К вопросу о механизме цитокинин-зависимого роста растительных тканей / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина, Ю.В. Евтушевская // Меж-дунар. научно-технич. конф., посвященная 70-летию Калининградского государственного технического университета: материалы / КГТУ. - Калининград, 2000. -Ч. I. - С. 239 - 240.

4. Калинина Е.А. Сравнительная характеристика действия ауксина и ци-токинина на рост растительных тканей / Е.А. Калинина //1 Агрономическая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (11-12 апр.): тезисы докладов / КГТУ. - Калининград, 2002. - С. 25.

5. Калинина Е.А. Изучение механизма действия ауксина на рост осевых органов однодольного растения / Е.А. Калинина // Современные проблемы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов - Калининград: Изд-во КГТУ, 2002. - С. 179.

6. Калинина Е.А. Изучение механизма действия ауксина на рост тканей листа двудольного растения / Е.А. Калинина // Вопросы сельского хозяйства: междунар. сборник научн. трудов. - Калининград: КГТУ, 2003. - С. 134-139.

7. Собещанская Ю.Ю. Влияние цитокинина на химический состав клеточных мембран / Ю.Ю. Собещанская, Е.А. Калинина // Физиология растений -

основа фитобнотехнололш: международная конференция; V съезд общества физиологов растений России (15-21 сент.): тезисы докладов. - Пенза, 2003. - С. 432.

8. Калинина Е.А. Действие ауксина на рост и биоэлектрическую активность растительных тканей / Е.А. Калинина, Ю.Ю. Собещанская // Физиология растений - основа фитобиотехнологии; международная конференция; V съезд общества физиологов растений России (15-21 сент.): тезисы докладов. - Пенза, 2003. -С. 396.

9. Калинина Е.А. К вопросу о влиянии ауксинов и цитокининов на рост тканей однодольных растений / Е.А. Калинина // Вопросы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2004. -С. 194-199.

10. Роньжина Е. С. Регуляция цитокининами роста, развития и продуктивности зерновых и зернобобовых культур / Е. С. Роньжина, Е. А. Калинина // Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия: международная конференция (19 - 23 сент.) - Вологда, 2005. - С. 150.

11. Роньжина Е.С. Изменение биоэлектрической активности тканей листа двудольного растения в связи с проблемой цитокинин-зависимото роста / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Инновации в науке и образовании: международная конференция (20-22 окт.): труды. - Калининград: КГТУ, 2004. - С. 62-63.

12. Роньжина Е. С. Стимуляция цитокининами роста растяжением клеток мезофилла листа двудольных и осевых органов однодольных растений / Е. С. Роньжина, Е. А. Калинина // Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия: международная конференция (19-23 сент.).- Вологда, 2005.-С. 151.

13. Калинина Е. А. Перспективы использования регуляторов роста и развития растений цитокининовой и ауксиновой природы для повышения урожайности сельскохозяйственных культур / Е. А. Калинина, Е. С. Роньжина // Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы: научно-практическая конференция (4-5 июля): материалы. - Калининград, 2006. - С. 58.

14. Калинина Е.А. Ауксины и цитокинины в регуляции роста, развития и продуктивности растений / Е.А. Калинина // IV съезд общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (6-7 дек.): материалы. - М.: Пущино, 2006. - С. 90.

15. Роньжина Е.С. Действие ауксина и цитокинина на рост, развитие и формирование урожая растений кукурузы / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Проблемы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов. -Калининград: КГТУ, 2006. - С. 249-256.

16. Калинина Е. А. Влияние ауксина и цитокинина на рост и биоэлектрическую активность органов однодольных и двудольных растений / Е. А. Калинина

// Инновации в науке и образовании: IV междунар. науч. конф. (18-20 окт.): труды: в 2-х ч. / КГТУ. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2006. - Ч. I. - С. 141.

17. Kalinina Е. A. The Effect of Auxin and Cytokinin on the Source Function of Leaves and Crop Formation in Zea mays Plant / E. A. Kalinina, E. S. Ron'zhina // Sink-Source Relationships in Plants: International Symposium (May, 21 - 26). - Kaliningrad, 2007. - P. 32.

18. Роньжина E.C. Цитокинины и ауксины в регуляции роста и развития растений / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Современная физиология растений: от молекул до экосистем: междунар. конф. - VI съезд Общества физиологов растений России (18-24 июня): материалы: в 3-х ч. - Ч. I. — Сыктывкар, 2007. -С. 354-355.

19. Роньжина Е.С. Возможность использования ауксинов и цитокининов для повышения урожайности зерновых культур на примере кукурузы (Zea mays L.) / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Современная физиология растений: от молекул до экосистем: междунар. конф. - VI съезд Общества физиологов растений России (18-24 июня): материалы: вЗ-хч.-Ч. I.-Сыктывкар,2007.-С. 353-355.

20. Калинина Е.А. Использование регуляторов роста и развития растений - перспективное направление современного растениеводства / Е.А. Калинина, Е.С. Роньжина / Инновации в науке и образовании: V междунар. науч. конф. (23-25 окт.): труды: в 2-х ч. / КГТУ. - Калининград. Изд-во ФГОУ ВПО «КГТУ». - 2007. - Ч. 1. - С. 160-161.

21. Роньжина Е.С. Химическая регуляция роста, развития и углеродного метаболизма как фактор повышения продуктивности растений / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина, И.Н. Волошина и др. // Инновации в науке и образовании: V международная научная конференция (23-25 окт.): труды: в 2-х ч. / КГТУ. -Калининград. Изд-во ФГОУ ВПО «КГТУ», 2007. - Ч. 1. - С. 164-166.

22. Роньжина Е.С. Сравнительный анализ действия ауксина и цитокинина на рост и продуктивность однодольных и двудольных растений / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Известия КГТУ. - 2007. - №12. - С. 125-131.

23. Калинина Е.А. Возможность использования ИМК и БАП для повышения урожая зеленой массы кукурузы (Zea mays L.) / Аграрная наука и практика: проблемы и перспективы», посвященная 270-летию со дня рождения великого русского агронома А.Т. Болотова: научно-практ. конф. (20-23 окт.): материалы. - Калининград, 2009. - С. 26-32.

24. Калинина Е.А. О возможности применения ауксина и цитокинина в технологии выращивания кукурузы / Е.А. Калинина // Инновации в науке и образовании: междунар. науч. конф. (20-22 окт.): в 2-х ч. / КГТУ. - Калининград. Изд-во ФГОУ ВПО «КГТУ», 2009. -Ч. 1. - С. 139-141.

Заказ № СУ.Подписано к печати 02.12.2009. Формат 60x84/16 Объем 1,0 усл. п.л Тираж 125 экз.

Отпечатано УОП ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет». 236022, г. Калининград, Советский проспект, 1

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Калинина, Екатерина Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ауксины и цитокинины как регуляторы роста, развития и морфогенеза растений

1.1.1. Действие ауксинов на рост, развитие, морфогенез растений

1.1.2. Современные представления о механизме ауксин-зависимого роста растяжением

1.1.3. Регуляция цитокининами жизненного цикла клетки, роста и развития органов растений

1.2. Регуляция ауксинами и цитокининами фотосинтетической функции растительного организма

1.3. Влияние ауксинов и цитокининов на продуктивность растений

II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований

2.2. Условия выращивания растений в вегетационных опытах

2.3. Агроклиматические условия выращивания кукурузы

2.3.1. Агроклиматические условия Калининградской области

2.3.2. Агроэкологические особенности кукурузы

2.3.3. Условия выращивания кукурузы в мелкоделяночных опы- 66 тах

2.4. Определение площади листовой пластинки исследований

2.5. Изучение действия ауксина и цитокинина на динамику роста растительных тканей

2.6. Изучение действия ИМК и БАЛ на рН среды инкубации растительных тканей

2.7. Изучение растяжимости клеточных стенок

2.8. Измерение биоэлектрического тканевого потенциала

2.9. Морфометрические измерения

2.10. Анализ структуры мезофилла

2.11. Определение интенсивности фотосинтеза и дыхания

2.12. Определение содержания фотосинтетических пигментов в листьях

2.13. Определение чистой продуктивности фотосинтеза

2.14. Анализ продуктивности растений 74 III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Действие ауксина и цитокинина на рост колеоптилей на ранних этапах онтогенеза растений кукурузы

3.2. Изучение ауксин-, цитокинин- зависимого роста растительных тканей

3.2.1. Действие ауксина и цитокинина на рост колеоптилей кукурузы

3.2.2. Действие ауксина и цитокинина на рост листовых высечек тыквы

3.3. Действие ИМК и БАЛ на рост вегетативных органов интактных растений кукурузы на более поздних этапах онтогенеза

3.4. Действие ИМК и БАЛ на фотосинтетическую и дыхательную функцию интактных растений кукурузы

3.5. Действие ИМК и БАЛ на продуктивность интактных растений кукурузы

VI. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональные изменения в онтогенезе растений кукурузы (Zea mays L.) под действием ауксина и цитокинина"

Проблема пищевых ресурсов человечества может быть успешно решена только путем интенсификации растениеводства и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Согласно теории фотосинтетической продуктивности растений (Ничи-порович, 1956, 1988) и концепции донорно-акцепторных отношений (Мокро-носов, 1981, 1983; Мокроносов, Гавриленко, 1992), урожайность растений прямо пропорциональна величине фотосинтетического аппарата, степень развития которого определяется рядом структурно-функциональных характеристик, интенсивности и продолжительности его работы. Кроме того, она зависит от соотношения анаболических и катаболических процессов, в первую очередь, фотосинтеза и роста, дыхательных затрат при оптимальном транспорте и распределении ассимилятов между различными органами и тканями растения (Семихатова, 1988; Мокроносов, 1988; Головко, 1999 и др.). В целом, урожайность - это интегральный показатель, и повысить ее можно только путем оптимизации многих физиолого-биохимических процессов.

Достичь сбалансированного функционирования различных органов и тканей в едином продукционном процессе можно путем применения фито-гормонов и их структурных или физиологических аналогов - синтетических регуляторов роста и развития растений (Основы химической регуляции., 1987; Luthen, 1999; Сельскохозяйственная биотехнология, 2003). Именно гормональная регуляция является одним из наиболее эффективных звеньев сигнальной системы и способов регуляции и управления на межклеточном уровне организации растений (Полевой, 1986; Тарчевский, 2002).

Накопленные к настоящему времени сведения однозначно указывают на то, что для повышения урожайности сельскохозяйственных культур наиболее перспективно использование препаратов ауксиновой и цитокининовой природы. Они влияют на целый комплекс физиологических программ, по сравнению с другими фиторегуляторами, оказывая наиболее существенные положительные эффекты на процессы, напрямую определяющие количество и качество урожая. Среди них рост, развитие, формирование и функционирование донорных и акцепторных органов и тканей, в том числе фотосинтез, транспорт, распределение органических веществ в растении, их отложение в запас (Кулаева, 1973; Мокроносов, 1981; Дерфлинг, 1985; Чернядьев, 1990; Роньжина, 2005 и др.).

В настоящее время феноменологически охарактеризованы достаточно подробно сильные ростовые эффекты ауксинов и цитокининов. Четко показано стимулируемое ауксином удлинение осевых надземных органов (коле-оптилей, мезокотилей) однодольных растений за счет активации растяжения клеток (Полевой, 1989 и др.). Литературные данные о влиянии ауксинов на ростовые процессы у двудольных растений практически отсутствуют.

Хорошо известна активация цитокининами роста изолированных семядолей, листьев и их фрагментов (Naitlo et al., 1978; Кулаева, 1982; Роньжина, 2004 а, б и др.) у травянистых двудольных растений, отмечена корреляция между уровнем эндогенных цитокининов и ростовыми процессами в листьях (DeRopp, 1956; Engelbrecht, 1971; Van Staden, 1977; Белынская и др., 1997f Роньжина, 2003). Получены единичные данные об активации цитокининами роста колеоптилей и других частей растений, в том числе однодольных, например овса (Denizci, 1966; Hemberg, Larson, 1972), стеблей гороха (DeRopp, 1956; Jones, Kaufman, 1971), гипокотилей сои (Vanderhoef, Key, 1968), надземных частей картофеля (Цовян, Котикян, 1981).

При этом считают, что цитокинины не способны стимулировать рост клеток листа однодольных растений. Однако единичные данные об активации кинетином роста листьев проростков риса (De Boer, Feieraben, 1978), овсяницы (Чернядьев, 1992) и о закономерном изменении содержания эндогенных цитокининов в листьях проростков ячменя по их мере роста (Kulaeva et al., 1996) позволяют поставить под сомнение эту точку зрения.

Несмотря на появление за последние годы новых сведений в области изучения механизма действия цитокинина (открытие рецепторов, цитокинин-чувствительных генов и т.д.) (Takei et al., 2001; Kakimoto, 2005; Романов, Медведев, 2006 и др.), механизм цитокинин-зависимого роста пока остается неясным.

О роли ауксинов в регуляции фотосинтетической функции растений известно мало: лишь в единичных работах отмечено их положительное влияние на фотосинтез (Лузина и др., 2000).

При этом четко показано стимулирующее влияние цитокининов на фотосинтез. Показано, что эти фитогормоны снижают устьичное, мезофильное сопротивление и сопротивление карбоксилированию, увеличивая степень открытости устьиц, стимулируя формирование клеток мезофилла, структурную и биохимическую дифференциацию хлоропластов, в том числе синтез хлорофилла, компонентов электронтранспортной цепи фотосинтеза, активность ряда фотосинтетических ферментов, отток ассимилятов из листьев и их поступление в акцепторные органы и ткани (Кулаева, 1973; Мокроносов, 1981; Борзенкова, 1981; Соколова, 1986; Основы химической регуляции., 1987; Кузнецов и др., 1995; Якушкина и др., 1997; Чернядьев и др., 2000; Роньжина, 2005).

Данные о влиянии ауксинов и цитокининов на дыхание в литературе практически отсутствуют. Более того, в большинстве работ даже в случае обнаружения позитивного действия ауксинов и цитокининов на ростовые и фотосинтетические процессы, не прослеживается корреляция эффектов с продуктивностью растений.

Необходимо также отметить, что большой фактический материал в отношении эффектов ауксинов и цитокининов, как правило, был получен с использованием изолированных органов или их частей. Традиционно считают, что это увеличивает чувствительность растительных клеток и тканей к экзогенным обработкам за счет прекращения поступления эндогенных фитогор-монов из мест их синтеза, а также устранения влияния более высоких уровней организации в единой донорно-акцепторной системе растения.

Возможность эффективной регуляции с помощью ауксинов и цитоки-нинов физиолого-биохомических процессов в системе целого растения, как правило, ставится под сомнение. Однако в единичных работах отмечено положительное влияние ауксинов и цитокининов на интактные растения (Дер-флинг, 1985; Чернядьев, 1991; Роньжина, 2005).

Таким образом, оставались неясными и требовали дальнейшего изучения вопросы о характере ответных реакций (ростовых процессов, фотосинтетической, дыхательной функции) растений на экзогенные ауксины и цитокинины.

Ситуация осложняется высокой специфичностью действия фитогормо-нов и фиторегуляторов, зависимостью их эффектов от возрастного состояния растений, действия экологических факторов и т.п. Это требует проведения исследований отдельно для каждой культуры в течение всего онтогенеза.

Выяснение этого вопроса имеет большое значение для прикладных разработок в области эффективного управления количеством и качеством урожая.

Кукуруза является ценной сельскохозяйственной культурой. Ее высокая продуктивность, определяющаяся С^типом фотосинтеза и интенсивными ростовыми процессами (Справочник кукурузовода, 1985; Чернядьев, 1989) обусловила широкое использование кукурузы в пищевых и кормовых целях.

Однако почвенно-климатические условия Калининградской области позволяют возделывать эту культуру лишь на зеленую массу и силос с относительно невысокой урожайностью 13-18 т/га, что связано с недостатком ФАР, суммы эффективных температур и избыточным увлажнением почвы в критические периоды развития культуры (Географический атлас., 2002).

Мы предположили, что уменьшить действие этих неблагоприятных факторов на растения можно с помощью биологически активных соединений - синтетических ауксинов и цитокининов.

Исходя из изложенного, целью работы явилось изучение действия ауксина (индолил-3-масляной кислоты - ИМК) и цитокинина (6-бензиламинопурина - БАЛ) на интегральные физиологические характеристики - рост, фотосинтетическую и дыхательную функцию вегетативных надземных органов в онтогенезе растений кукурузы.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать действие ИМК и БАП на рост изолированных колеоптилей, а также стебля и листьев интактных растений кукурузы в онтогенезе.

4. Изучить действие ИМК и БАП на формирование урожая зеленой массы кукурузы.

Основные положения, выносимые на защиту:

3. ИМК и БАП стимулируют формирование мезоструктуры листа (деление, рост клеток мезофилла, репликацию пластид, накопление фотосинтетических пигментов), активируют фотосинтетическую деятельность листьев интактных растений кукурузы.

4. ИМК и БАЛ стимулируют дыхательную активность листьев интакт-ных растений кукурузы. Однако при этом отношение интенсивность фотосинтеза/интенсивность дыхания повышается.

5. Обработка растений ИМК и БАЛ увеличивает чистую продуктивность фотосинтеза и может приводить к повышению урожая зеленой массы кукурузы.

Научная новизна:

Установлена возможность стимуляции фиторегуляторами ауксиновой и цитокининовой природы роста, развития и функционирования (фотосинтеза и дыхания) не только изолированных органов, но и интактных растений кукурузы. Проведено сравнительное изучение действия ИМК и БАЛ на эти процессы на разных этапах онтогенеза растений. Доказана принципиальная возможность стимуляции с помощью цитокининов роста растяжением клеток листа однодольного растения. Обнаружена стимуляция экзогенными как экзогенным ауксином, так и цитокинином фотосинтетической и дыхательной активности листьев, увеличение отношения фотосинтез/дыхание и чистой продуктивности фотосинтеза у интактных растений кукурузы. Выявлено сходство ауксин- и цитокинин-зависимого роста растяжением у различных растительных объектов (колеоптилей кукурузы, листовых высечек тыквы). Отмечено позитивное действие ИМК и БАЛ на величину урожая зеленой массы кукурузы.

Теоретическая и практическая значимость работы:

Работа расширяет и конкретизирует существующие в настоящее время представления о влиянии ауксинов и цитокининов на ростовые процессы, фотосинтетическую и дыхательную активность листьев интактных растений. Она создает основу для возможного управления формированием урожая зеленой массы кукурузы с помощью фиторегуляторов ауксиновой и цитокининовой природы. Результаты работы используются в учебном процессе в

ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» в лекционных курсах «Физиология растений» и «Инновационные технологии в АПК» для подготовки студентов сельскохозяйственных специальностей.

Апробация работы:

Материалы диссертации представлены на Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию Калининградского государственного технического университета (Калининград, 2000); V съезде РОФР, Международной конференции «Физиология растений — основа фито-биотехнологии» (Пенза, 2003); VI съезде РОФР, Международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007); IV Съезде Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (Пущино, 2006); научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы» (Москва, 2006); Международных конференциях: «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005); «Инновации в науке и образовании - 2006, 2007, 2009» (Калининград, 2006, 2007, 2009); «Sink -Source Relationships in Plants» (Kaliningrad, 2007); научно-методическом семинаре «Биология растений в новом тысячелетии (Калининград, 2008).

Работа выполнена на кафедре агрономии ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» в 1999-2007 гг. Ряд экспериментов (динамика роста изолированных органов, измерение БЭП, исследование свойств клеточных стенок) проводили в лаборатории функциональной активности мембран растительных клеток БИНИИ СпбГУ (г. Санкт-Петербург) в рамках научного сотрудничества под руководством проф. В.В. Полевого совместно с к.б.н. Е.И. Шаровой (БИНИИ СпбГУ) и Ю.В. Евту-шевской (КГТУ).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Характерной особенностью растительного организма является наличие ростовых процессов на всех этапах онтогенеза. Сегодня не вызывает сомнения, что среди регуляторных систем, сменяющих друг друга в онтогенезе доминирующую роль играют фитогормоны (Чайлахян, 1967; Кефели, 1981; Кулаева, 1982; Тарчевский, 2002, Романов, 2009 и др.).

Эти биологически активные вещества, образуясь в одних частях растений, тем или иным образом действуют на другие части как координаторы и регуляторы роста и развития клеток, тканей и органов, нередко значительно удаленных друг от друга (Wareing et al., 1978; Кулаева, 1982; Полевой, 1986; Основы химической регуляции., 1987).

Долгое время о действии того или иного фитогормона на растение судили по внешнему его проявлению — изменению скорости роста или органо-образовательному эффекту. Поэтому фитогормоны до сих пор зачастую называют ростовыми веществами (Varner, 1977; Кравяж и др., 1977; Кефели, 1981; Кулаева, 1982; Основы химической регуляции., 1987 и др.).

Участие фитогормонов в регуляции роста, развития и Sa растений подтверждено двоякого рода фактами:

1. Корреляцией между содержанием эндогенного фитогормона и интенсивностью процесса;

2. Изменением интенсивности и характера процесса под влиянием экзогенного фитогормона.

При этом как стимуляторы ростовых процессов наиболее эффективны вещества ауксиновой и цитокининовой природы (Кулаева, 1982; Дерфлинг, 1985; Полевой, 1986; Основы химической регуляции., 1987; Кефели и др., 1989; Хрипач и др., 1993; Shibaoka, 1991,1993; Прусакова, Чижова, 1996; Медведев, 1996; Luthen, 1999, Романов, 2009 и др.).

Несмотря на длительную историю изучения, механизм действия ауксинов на рост растительных клеток, тканей и органов пока изучен недостаточно. Еще меньше имеется сведений о механизме действия цитокининов на й ростовые процессы, протекающие в различных частях растений.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Калинина, Екатерина Андреевна

ВЫВОДЫ

1. ИМК (10"5 М) и БАП (104 М) активируют рост вегетативных надземных органов (колеоптилей, стебля, листьев) интактных растений кукурузы в течение всего онтогенеза.

2. Ауксин- и цитокинин— зависимый рост растяжением у различных изученных типов растительных объектов (изолированных колеоптилей кукурузы, листовых высечек тыквы) основан на сходных явлениях, связанных с изменением БЭП и снижением рН апопласта.

3. ИМК и БАП стимулируют формирование мезоструктуры листа (деление, рост клеток мезофилла, репликацию пластид, накопление фотосинтетических пигментов) и активируют фотосинтетическую деятельность листьев интактных растений кукурузы.

5. ИМК и БАП увеличивают чистую продуктивность фотосинтеза листьев интактных растений кукурузы.

6. С помощью обработки растений водными растворами ИМК (10° М) и БАП (10"4 М) можно увеличить урожай зеленой массы кукурузы на 7-9 и 1214% соответственно.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Калинина, Екатерина Андреевна, Москва

1. Аверина Н. Г. О влиянии кинетина на накопление и активность прото-хлорофиллида в этиолированных и постэтилированных листьях ячменя / Н. Г. Аверина., А. А. Шлык // Физиология растений. — 1972. — Т. 19. — ЖЗ.-С. 487-495.

2. Ананьев Е. Быстрая ответная реакция белоксинтезирующего аппарата изолированных семядолей тыквы на действие фитогормонов / Е. Ананьев, Н. JT. Клячко, О. Н. Кулаева // Доклады АН СССР. Сер. Биол., 1978. Т. 243. - № 5. - С. 1334-1336.

3. Андреев И. М. Ультраструктурные изменения клеток колеоптилей кукурузы, связанные с активацией их роста экзогенным ауксином / И. М. Андреев, В. Н. Тимонина, С. А. Ермакова и др. // Физиология растений. 1996. - Т. 43. - № 4. - С. 587-596.

4. Белынская Е.В. Цитокинины и абсцизовая кислота в годичном цикле морфогенеза корневищ мяты / Е.В. Белынская, В.В. Кондратьева, Е.Б. Кириченко // Известия АН Серия биологическая, 1997. Вып. 3. - С. 274-279.

5. Борзенкова Р. А. Роль корней в регуляции фотосинтеза и транспорта С14-ассимилятов в клубни картофеля / Р. А. Борзенкова, А. Т. Мокроносов, Р. И. Багаутдинова // Биохимия и биофизика транспорта веществ у растений. Горький, 1981.-30 с.

6. Борзенкова Р. А. Фотосинтез и продукционный процесс / Р. А. Борзенкова, Е. О. Лунева, М. В. Зорина; под ред. А. Т. Мокроносова. Свердловск: Изд-во УрГУ, 1988.-С. 125-137.

7. Борзенкова Р. А. Эндогенные факторы, определяющие транспорт асси-милятов в клубни картофеля / Р. А. Борзенкова, А. Т. Мокроносов // Транспорт ассимилятов и отложение веществ в запас у растений. —1. Владивосток, 1973. 148 с.

8. Бородулина Ф.З. Учет фотосинтеза по накоплению углерода в листьях / Ф.З., Бородулина, Л.Г. Колобаева // ДАН ССР, 1953. -Т. ЧС. №5.

9. Бородулина Ф.З. К вопросу об определении фотосинтеза в полевых условиях. «Труды института физиологии растений АН СССР», 1955. Т. 10.

10. Бровко Ф. А. Выделение и характеристика цитокинин-связывающего белка из этиолированных проростков кукурузы / Ф. А. Бровко, Т. К. Заграничная, Ч. М. Бозиев и др. // Физиология растений. — 1996. Т. 43. — С. 533-540.

11. Бутенко Р. Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р. Г. Бутенко. М.: Наука, 1964. - 272 с.

12. Быков Б.А. Экологический словарь / Б.А. Быков.: 2-е изд., допю Алма-Ата: Наука, 1988.

13. Бычкова Г. С. Действие ауксина и кинетина на митотический цикл частично синхронизированной популяции клеток жень-шеня настоящего {Panax ginsing С. А. Mey) in vitro / Г. С. Бычкова, Р. Г. Бутенко // Доклады АН СССР, 1974. Т. 217. - № 2. - С. 489-492.

14. Васильчук Н.Е. Некоторые приемы и методы физиологического изучения сортов зерновых культур в полевых условия / Н.Е. Васильчук, О.А. Евдокимова, Н.А. Захарченок, и др. Саратов: НИИСХ Юго-Востока, 2000. - 55 с.

15. Вольфова А. Рост растений и дифференцировка / А. Вольфова, Л. Хвойка. -М.: Наука, 1981. 178 с.

16. Гавриленко В. Ф. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание: учеб. пособие / В. Ф. Гавриленко, М. Е. Ладыгина, Л. М. Хандобина. М., 1975. - 392 с.

17. Гамалей Ю. В. Флоэма листа / Ю. В. Гамалей. — Л.: Наука, 1990. — 144 с.

18. Гамбург К. 3. Фитогормоны и клетки/КЗ. Гамбург.— М.: Наука, 1970.- 104с.

19. Географический атлас Калининградской области / гл. ред. В.В. Орлёнок. Калининград: Издательство КГУ, 2002. - 270 с.

20. Головко Т.К. Дыхание растений (физиологический аспект) / Т.К. Головко. СПб.: Наука, 1999. - 204 с.

21. Гордон А. Изучение механизма фитогормональных нарушений, возникающих при действии ионизирующего излучения / А. Гордон. Мирное использование атомной энергии: международная конференция: материалы. — Женева, 1955. — 11 с.

22. Гродзинский A.M. Краткий справочник по физиологии растений. 2-е изд., исправ. И дополн. Киев: Наукова думка, 1973. 592 с.

23. Дарвин Ч. Лазящие растения. Движение растений / Ч. Дарвин. — М.: Изд-во АН СССР, 1941.-Т. 8.-С. 153-524.

24. Дерфлинг К. Гормоны растений: Системный подход / К. Дерфлинг. — М.: Мир, 1985.-304 с.

25. Дэвидсон Д. Защита и восстановление при воздействии ионизирующего излучения. Механизмы, действующие в семенах и корнях растений / Д. Дэвидсон // Радиационная защита и восстановление: пер. с англ. М.: Агропромиздат, 1964. — 182 с.

26. Зёдинг Г. Ростовые вещества растений. / Г. Зёдинг.- М, 1982. 387 с.

27. Иванов В. Б. Влияние хлорамфеникола на образование утолщений на корнях, вызванных а-нафтилуксусной кислотой (НУК), 6-бензиламинопурином и колхицином / В. Б. Иванов // Доклады АН СССР, 1966.-Т. 167.-№5.-С. 1184.

28. Интенсивная технология производства кукурузы / Н.В. Тудель и др. -М.: Росагропромиздат, 1991. -238 с.

29. Калинина Е. А. Ауксины и цитокинины в регуляции роста, развития и продуктивности растений / Е. А. Калинина // IV съезд общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (6-7 дек.): материалы — М.: Пу-щино, 2006. С. 90.

30. Калинина Е. А. Изучение механизма действия ауксина на рост осевых органов однодольного растения / Е. А. Калинина // Современные проблемы сельского хозяйства: сборник научных трудов. — Калининград: КГТУ, 2002.-С. 179-184.

31. Калинина Е. А. Изучение механизма действия ауксина на рост тканей листа двудольного растения / Е. А. Калинина // Вопросы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов. — Калининград: КГТУ, 2003.-С. 255-159.

32. Калинина Е. А. К вопросу о влиянии ауксинов и цитокининов на рост тканей однодольных растений / Е. А. Калинина // Вопросы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов. — Калининград: КГТУ, 2004.-С. 194-199.

33. Калинина Е.А. Влияние ИМК и БАП на рост, фотосинтетическую функцию и продуктивность кукурузы {Zea mays L.) / Е.А. Калинина // Известия ТСХА. 2009 а. - № 3.-С. 181-186.

34. КГТУ. Калининград. Изд-во ФГОУ ВПО «КГТУ». - 2007. - Ч. 1. - С. 160-161.

35. Каравайко Н. Н. Выделение из цитозоля листьев ячменя зеатин-связывающего белка, участвующего в активации транс-зеатином синтеза РНК in vitro / Н. Н. Каравайко, Я. В. Земляченко, С. Ю. Селиванкина и др. // Физиология растений, 1995. Т. 42. - С. 547-554.

36. Кефели В. И. Природный ингибитор роста — абсцизовая кислота / В. И. Кефели, Э. М. Коф, П. В. Власов и др. М.: Наука, 1989. - 184 с.

37. Кефели В. И. Торможение роста и развития в онтогенезе растений / В. И. Кефели // Гормональная регуляция онтогенеза растений. — М.: Наука, 1981.-101 с.

38. Кефели В. И. Физиологические основы конструирования габитуса растений / В. И. Кефели. М.: Наука, 1994. - 269 с.

39. Кефели В. И. Химические регуляторы растений / В. И. Кефели, JI. Д. Прусакова. М.: Знания, 1985. - 64 с.

40. Киселева Г. Н. Влияние Р-индолилуксусной кислоты на пролифератив-ную активность и параметры митотического цикла у проростков ячменя / Г. Н. Киселева // Известия сиб. Отделения АНСССР. Сер. биол., 1975. -№5.-Вып. 1.-С. 96-103.

41. Кравяж К. Влияние 6-бензиламинопурина на содержание эндогенной абсцизовой кислоты и других ингибиторов роста в изолированных семядолях тыквы / К. Кравяж, Э. М. Коф, П. В. Власов и др. // Физиология растений, 1977. Т. 24. - Вып. 2. - С. 365-370.

42. Кузнецов В.В. Гормональная регуляция биогенеза хлоропластов / В.В. Кузнецов, Э.А, Бурханова, Я.В. Земляченко, Г.Г. Маслова, С.Ю. Селиванкина, Г.НЧерепнева // Информационный бюллетень РФФИ, 1995. -Т. 3. -№ 4. С. - 312.

43. Кулаева О. Н. Гормональная регуляция онтогенеза растений / О. Н. Кулаева, В. А. Хохлова, Г. А. Фофанова // Материалы всесоюзного симпозиума. -М., 1984.-С. 71.

44. Кулаева О. Н. Гормональная регуляция физиологических процессов на уровне синтеза РНК и белка (XLI Тимирязевское чтение) / О. Н. Кулаева. М.: Наука, 1982. - 82 с.

45. Кулаева О. Н. К вопросу о влиянии кинетина на белково-нуклеиновый обмен листьев / О. Н. Кулаева, И. П. Воробьева // Биология нуклеинового обмена у растений. М.: Наука, 1964. — 165 с.

46. Кулаева О. Н. К вопросу о механизме действия кинетина на синтез белка / О. Н. Кулаева, И. П. Воробьева // Физиология растений. — 1962. — Т. 9.-Вып. 1.-С. 106-108.

47. Кулаева О. Н. Новейшие достижения и перспективы в области изучения цитокининов / О. Н. Кулаева, В. В. Кузнецов // Физиология растений. 2002. - Т. 49. - С. 626-640.

48. Кулаева О. Н. Цитокинины, их структура и функции / О. Н. Кулаева. — М.: Наука, 1973.-263 с.

49. Кулаева О.Н. Влияние корней на обмен веществ листьев в связи с проблемой действия на лист кинетина / О.Н Кулаева // Физиология растений. 1962. - Т. 9. - Вып. 2. - С. 229-239.

50. Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. Морфофизиологический анализ этапов органогенеза различных жизненных форм покрытосеменных растений / Ф.М Куперман. — М.: Высшая школа, 1984. — 240 с.

51. Курсанов A. JI. Восстановление клеточных структур и обмена веществжелтых листьев под действием 6-бензинаминопурина / A. JI. Курсанов, О. Н. Кулаева, И. Н. Свешникова и др. // Физиология растений. 1964. — Т. 11.-Вып. 5.-С. 838-846.

52. Леопольд А. Рост и развитие растений / А. Леопольд. — М., 1968. — С. 493.

53. Макеев А. В. Фотосинтез и абсцизовая кислота / А. В. Макеев, Т. Е. Кренделева, А. Т. Мокроносов // Физиология растений. — 1992. — Т. 39. -№ 1.-С. 183-195.

54. Медведев С. С. Активация роста растяжением отрезков колеоптилей кукурузы и междоузлий гороха под действием слабого электрического тока / С. С. Медведев, Ю. В. Белькина, Ю. И. Шевцов // Вестник ЛГУ, 1986. Сер. 3. -Вып. 4. -С. 109-113.

55. Медведев С. С. Кальциевая сигнальная систем / С. С. Медведев // Физиология растений. 2005. - Т. 52. - № 2. - С. 282-305.

56. Медведев С.С. Физиологические основы полярности растений: монография / С.С. Медведев. — СПб.: Изд-во «Кольна», 1996.

57. Медведев С.С. Цитоскелет и полярность растений / С.С. Медведев, И.В. Маркова // Физиология растений. 1998. - Т. 45. - № 2. - С. 185-197.

58. Медведев С.С. Электрические поля и рост растений / С.С. Медведев // Электронная обработка материалов. — Кишенев: Штиница, 1990. С. 68-74.

59. Меркис А. И. Теория Холодного-Вента и развитие физиологии тропических движений растений / А. И. Меркис, P. JI. Лауринавичус, А. В. Ярошюс // Регуляция роста и питания растений. — Мн.: Наука и техника, 1972.-С. 84-95.

60. Месенко М. М. Влияние стимулятора и ингибиторов Н4"-АТФазы на рост клеток в корнях кукурузы / М.М. Месенко, В.Б. Иванов // Физиология растений. 2005. - Т. 52. - № 4. - С. 558-565.

61. Микулович Т. П. Влияние 6-бензиламинопурина на изолированные семядоли тыквы / Т.П. Микулович, В.А. Хохлова, О.Н. Кулаева и др. // Физиология растений. 1971. - Т. 18. - Вып. 1. — С. 98-106.

62. Мокроносов А. Т. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов / А.Т. Мокроносов, Р.А. Борзенкова // Тр. по прикл. ботан. генет. селекц. 1978. - Т. 61. - Вып. 3. - С. 119-133.

63. Мокроносов А. Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза / А.Т. Мокроносов. -М.: Наука, 1981. 194 с.

64. Мокроносов А.Т. Взаимосвязь фотосиниеза и функции роста / А.Т. Мокроносов // Фотосинтез и продукционный процесс. — М.: Наука, 1988.-С. 109-121.

65. Мокроносов А.Т. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты / А.Т. Мокроносов, В.Ф. Гавриленко. — М.: Изд-во МГУ, 1992.-320 с.

66. Мокроносов А.Т. Интеграция функций роста и фотосинтеза / А.Т. Мокроносов // Физиология растений. 1983. - Т. 30, вып. 5. -С. 868-888.

67. Москалева О.В. Влияние фитогормонов на митотическую активность органов проростков кукурузы / О.В. Москалева, В.В. Полевой // Вестник Ленингр. Ун-та. 1987. - Сер. 3. -Вып. 2. - С. 118-121.

68. Музафаров Е.Н. Световая и гормональная регуляция фотосинтеза и роста растений / Е.Н. Музафаров, В.Д. Креславский, Н.Г. Назарова. — Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1995. 140 с.

69. Н.Н. Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений: 3-е изд. / Н.Н. Третьяков, JI.A. Паничкин, Н.М. Кондратьев и др. — М.: КолосС, 2003.-336 с.

70. Ничипорович А.А. Активность фотосинтетического аппарата растений и азотный обмен / А.А. Ничипорович, О.П. Осипова, М.К. Николаева и др. // Физиология растений. 1967. - Т. 14, вып. 1. — С. 849-859.

71. Ничипорович А.А. Физиология фотосинтеза и продуктивность растений // А.А. Ничипорович // Физиология фотосинтеза. М.: Наука, 1982. - С. 7-33.

72. О.В. Свойства АТФаз клеток колеоптилей кукурузы / О.В. Танкелюн // Физиология растений. 1987. - Вып. 3. - С. 68-76.

73. Обручева Н. В. Физиология растущих клеток корня / Н.В. Обручева. — М.: Наука, 1965.

74. Опритов В. А. Биоэлектрогенез у высших растений / В.А. Опритов, С.С. Пятыгин, В .Г. Ретивин. М.: Наука, 1991. - С. 214.

75. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений / Г.С. Муромцев, Д.И. Чкаников, О.Н. Кулаева и др. — М.: Агропромиздат, 1987.-383 с.

76. Полевой В. В. Биоэлектрическая реакция отрезков колеоптилей кукурузы на одностороннюю обработку ауксином / В.В. Полевой, JI.M. Оша-рова, JI.A. Леонова и др. // Физиология растений, 1969. Т. 16. — Вып. 4.-С. 854-860.

77. Полевой В. В. Действие фитогормонов на биоэлектропотенциал и рост органов этиолированных проростков кукурузы / В.В. Полевой, К.Б. Фролов // Вестник С-Пб ун-та. 1997. - Сер. 3. - Вып. 2. - № 10. - С. 72.

78. Полевой В.В. Методы изучения мембран растительных клеток / В.В. Полевой, Г.Б. Максимова, Н.Ф. Синютина. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986.-192 с.

79. Полевой В.В. Методы изучения мембран растительных клеток / Под. ред. В.В. Полевого, Г.Б. Максимовой, Н.Ф. Синютиной. Изд-во ЛГУ, 1998.-193 с.

80. Полевой В.В. Протонные насосы и их функциональная роль / В.В. Полевой, Т.С. Саламатова // Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений. ВИНИТИ, 1980.-Т. 4.-С. 78-125.

81. Полевой В.В. Растяжение клеток и функции ауксинов / В.В. Полевой, Т.С. Саламатова И Рост растений и природные регуляторы. — М., 1977. -С. 171-192.

82. Полевой В.В. Роль ауксина в системах регуляции растений / В.В. Полевой // 44-е Тимирязевское чтение. Л.: Наука, 1986. — 80 с.

83. Полевой В.В. Физиология роста и развития растений / В.В. Полевой, Т.С. Саламатова. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1991. - 240 с.

84. Полевой В.В. Фитогормоны / В.В. Полевой. Л., 1982. - 249 с.

85. Положение о государственной службе защиты растений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 09.10.2000 г. № 756.

86. Практикум по физиологии растений: 4-е изд., перераб. и доп. / Н.Н. Третьяков, Л.А. Паничкин, М.Н. Кондратьев, и др. — М.: КолосС, 2003.-288 с.

87. Прудникова И. В. Влияние кинетина на образование и состояние хлорофилловых пинментов на свету и в темноте / И. В. Прудникова, С. М.

88. Мицук, Т. К. Ташкевич и др. // Докл. АН СССР. Сер. биол., 1983. Т. 268. — №4.-С. 1016-1019.

89. Прусакова JI. Д. Роль брассиностероидов в росте, устойчивости и продуктивности растений / Л.Д. Прусакова, С.И. Чижова // Агрохимия. -1996. -№ 11.-С. 137-150.

90. Пузина Т.Н. Градиенты содержания свободных фитогормонов в стебле картофеля в связи с клубнеобразованием / Т.Н. Пузина, И.Г. Кирилова // Физиология растений. 1996. - Т. 43. - Вып. 6. - С. 915-919.

91. Пузина Т.Н. Динамика индолилуксусной кислоты в органах картофеля на разных этапах онтогенеза и ее роль в регуляции роста клубня / Т.Н. Пузина, И.Г. Кирилова, Н.И. Якушкина // Известия АН. Серия биологическая. М., 2000, №2. - С. 170-177.

92. Пятыгин С.С. Сигнальная роль потенциала действия у высших растений / С.С. Пятыгин, В.А. Опритов, В.А. Воденеев // Физиология растений. 2008. - Т. 55. - № 2. - С. 312-319.

93. Романко Е.Г. Влияние цитокинина на синтез РНК и на активность связанной с хроматином РНК-полимеразы в срезанных листьях ячменя / Е.Г. Романко, С.Ю. Селиванкина, В.А. Куроедов // Физиология растений. 1978. - Т. 25. - Вып. 6. - С. 1119-1205.

94. Романов Г. А. Ауксины и цитокинины в развитии растений. Последние достижения в исследовании фитогормонов: 2-й международный симпозиум / Г.А. Романов, С.С. Медведев // Физиология растений, 2006. — Т. 53.-№ 2.-С. 309-319.

95. Романов Г. А. Рецепторы фитогормонов / Г. А. Романов // Физиология растений. 2002. - Т. 49. - № 4. - С. 615-625.

96. Романов Г.А. Как цитокинины действуют на клетку / Г.А. Романов // Физиология растений. 2009. - Т. 56. - № 2. - С. 295-319.

97. Романов Г.А. Ауксины и цитокинины в развитии растений: международный симпозиум (Прага, 26-30 июля) / Г.А. Романов // Физиология растений.-2000.-Т. 47. -№1.- С. 166-169.

98. Романов Г.А. Модель гормонально-организуемого пролиферативного роста: аналоги с ростом растений / Г.А. Романов // Онтогенез. — 1992. -Т. 23.-С. 228-236.

99. Роньжина Е. С. 6-Бензиламинопурин высокоэффективный экологически безопасный регулятор роста растений / Е. С. Роньжина // Вопросы сельского хозяйства: сборник научных трудов / КГТУ. — Калининград: Изд-во КГТУ, 2003а. - С. 119 - 127.

100. Роньжина Е. С. Действие цитокинина на продуктивность бобов Vicia faba L. / Е. С. Роньжина // Известия КГТУ. 20036. - № 3. - С. 132-142.

101. Роньжина Е. С. Донорно-акцепторные отношения и участие цитокининов в регуляции транспорта и распределения органических веществ в растениях / Е. С. Роньжина, А. Т. Мокроносов // Физиология растений. 1994. - Т. 41. - С. 448-459.

102. Роньжина Е. С. Цитокинины в регуляции донорно-акцепторных связей растений / Е.С. Роньжина. — Калининград: КГТУ, 2005а. 266 с.

103. Роньжина Е.С. Действие ауксина и цитокинина на рост, развитие и формирование урожая растений кукурузы / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Проблемы сельского хозяйства: международный сборник научных трудов. Калининград: КГТУ, 2006. - С. 249-256.

104. Роньжина Е.С. Использование синтетических ауксинов и цитокининов для повышения урожайности зеленой массы кукурузы / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Агро XXI. 2007. - № 7-9. - С. 36-37.

105. Роньжина Е.С. Регуляция цитокининами деления и растяжения клетокмезофилла в онтогенезе листа Cucurbita реро L. / Е.С. Роньжина // Физиология растений. 2003г. - Т. 50. - № 5. - С. 722-732.

106. Роньжина Е.С. Сравнительный анализ действия ауксина и цитокинина на рост и продуктивность однодольных и двудольных растений / Е.С. Роньжина, Е.А. Калинина // Известия КГТУ. 2007. - № 12. - С. 125 - 131.

107. Роньжина Е.С. Структура фотосинтетического аппарата бобов Vicia faba при действии 6-бензиламинопурина // Прикладная биохимия и микробиология. 2003в. - Т. 39. - № 4. - С. 465-472.

108. Роньжина Е.С. Структурные и функциональные перестройки мезофилла как возможная причина цитокинин-зависимого транспорта веществ в изолированных листьях / Е.С. Роньжина // Физиология растений. — 2004. Т. 51. -№ 3. - С. 377-382.

Информация о работе

Калинина, Екатерина Андреевна
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.01.05

Диссертация

Структурно-функциональные изменения в онтогенезе растений кукурузы (Zea mays L.) под действием ауксина и цитокинина - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы