Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Устойчивость активно вегетирующих растений к низким и высоким температурам: закономерности варьирования и механизмы

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Устойчивость активно вегетирующих растений к низким и высоким температурам: закономерности варьирования и механизмы"

Номер ККиТанцсгк

АКАДЕМИЯ ИЛУ К СССР ^ В7~~

м

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИИ ИМ. К-А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ТИТОВ Александр Федорович

УДК 501.1.036:581.19

-УСТОЙЧИВОСТЬ АКТИВНО ВЕГЕТЙРУВДЙХ РАСТЕНИЙ К НИЗКИЙ И ВЫСОКИЙ ТЕНПЕРАТУРАЙ: ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВАРЬИРОВАНИЯ й ЙЕХАНЙЗЙН

03.00.12 - физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Иосква - 1989

Работа выполнена в лаборатории экологической физиологии растений Института биологии Карельского Филиала АН СССР.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук доктор биологических наук, . профессор . доктор биологических наук

Т.И. ТРУНОВА

В.Е. ПЕТРОВ Н.И. ШЕВЯКОВА

Ведущее учреждение: Сибирския институт Физиологии и биохимия растения СО АН СССР

Зашита состоится ."_" _ 1989 г. в _ ч.

на заседании специализированного совета Д.002.45.01 по защите диссертаций на соискание ученоя степени доктора биологических наук при Институте Физиологии растений им К.А. Тимирязева АН СССР ( 127276,. Москва, Ботаническая ул., 35).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Физиологии растения им. К.А. Тимирязева АН СССР.

Автореферат разослан *__1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Ю.В. БАЛНОКНН

Актуальность проблемы. На территории нашей страны существует значительное количество зон и регионов с неблагоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур климатическими условиям^ (Будыко, 1971; Ыоисейчик, 1975; Раунер, 1981; Коровин, 1964; Пасов, 1986). Это является причиной существенных потерь урожая, которые почти ежегодно несет сельское хозяйство. В силу этого проблема повышения устойчивости растений к экстремальным факторам среды традиционно имеет большое народнохозяйственное значение. В последние годы в связи с концентрацией и специализацией сельского хозяйства и переходом от экстенсивных к интенсивным технологиям данный вопрос приобрел дополнительную остроту и актуальность. Однако его кардинальное решение невозможно без глубокого и всестороннего изучения теоретических основ устойчивости растений к различным стрессам, и в пернув очередь температурному.

Считается, что устойчивость к экстремальным температурам является генетически детерминированным признаком ( Langridge , Ucti-lliam, 1967; ValleJоз, 1979; Sutka, 1981; Орлюк, 1985; Шумская, 1987), экспрессивность которого в значительной мере зависит от условий взращивания растений, и преждг всего от температуры воздуха (Александров, 1975; Дроздов и др., 1977; Лархер, 1978; Туманов, 1979; Levitt, 1980; Альтергот, 1981; Петровская-Баранова, I983;Sakai, Laroher, 1987). Поэтому возникает потребность в изучении не только особенностей его наследования, но и модифмкациан-ной изменчивости, т.е. ненаследуемьи (по данному признаку) реакций организма на средовые воздействия (Филипченко, 1978). Первая из этих двух задач - генетическая, тогда как вторая - по преимуществу физиологическая. Однако в связи с тем, что в последние годы внимание физиологов, занимающихся температурной устойчивостью растений, все в большей степени фокусируется на ее биохимических аспектах, вопросы изменчивости данного признака (его феноменология) постепенно отошли на второй план. Между тем, анализ литературы свидетельствует о том, что не только механизмы устойчивости, но и ее феноменология исследованы еще далеко не псшно.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование основных закономерностей варьирования устойчивости активно вегетирующкх растений под влитием низких и высоких температур и механизмов, лежащих в ее основе. При этом предполагалось решить следующие задачи:

- изучить на примере ряда холодостойких и теплолюбивых ви-

дов влияние пониженных и повышенных температур на холодо(ыорозо)-и тепло(жаро)устойчивость растений

- охарактеризовать по ряду показателей (интенсивность темно-вого дыхания и активность дегидрогенаэ, содержание основных форм пигментов, оводненность и рН тканей, содержание растьоримьк и водорастворимых белков и их изоэлектрическая зона) фонологическое состояние растений, находящихся в условиях низких и высоких закаливающие или повреждающих температур

- исследовать роль белоксинтезирующей системы в механизмах адаптивного повышения устойчивости растений под влиянием низких и высоких температур

- изучить возможность модификации реакции растений на действие низких и высоких закаливающих температур экзогенндаи фитогор-ыонами (абсцизовой, гибберелловой и индолилуксусной кислотами, а также цитокининами).

Научная новизна. В результате исследований установлено, что при достаточно продолжительных (часы, сутки).воздействиях температуры характер изменения устойчивости активно вегетирующих растений качественно варьирует в зависимости от того, к какому температурному диапазону относится действующая на них температура. На основании этого температурный диапазон активной вегетации растений разделен на пять зон - фоновую, холодового и теплового закаливания (адаптации), холодового и теплового повреждения, и определены их границы для рада ведущих сельскохозяйственных культур, включая озимую и яровуп пшеницу, яровой ячмень, сою,томат,, огурец, кукурузу. Детально изучены особенности динамики холодо-и теплоустойчивости при действии на растения закаливающих температур, а также при возврате температуры к фоновым значениям. С помощью ряда интегральных показателей охарактеризованы некоторые особенности физиологического состояния растений при температурах, относящихся к разным зонам.

Показано, что обязательным условием повшения устойчивости активно вегетирующих растений под влиянием низких и высоких закаливающих температур является функциональная активность белоксинтезируюцей системы клеток и изменения в биосинтезе РНК и белка. Последние включают в себя изменения активности РНК-полимеразы I, скорости синтеза белков и их компонентного состава, накопление РЖ, растворимых (и водорастворимых) белков. Подавление процессов транскрипции или трансляции соответствующими ингибиторами

приводит к полной либо частичной (в зависимости от типа ингибитора и его концентрации) утрате способности растений к температурной адаптации. Напротив, стимуляция активности б ел о к син тез ирующе-го аппарата, например с помощью датокинина, повшает устойчивость незакаленных растений и увеличивает их адаптивные возможности при температурном закаливании.

Экспериментально доказана однотипность механизмов, лежащих в основе долговременной холодовой и тепловой адаптации активно вегетирующих растений,и предложена гипотеза, объясняющая главные принципы формирования адаптивного ответа растений на продолжительное умеренное охлаждение или нагрев (температурное закаливание). Получены доводы в пользу того, что генетические системы, контролирующие рост хояодо- и теплоустойчивости при закаливании растений, функционируют независимо друг от друга. Кроме того, установлено, что обратимое повьшение устойчивости растений в ответ на краткосрочное действие высоких повреждающих температур (так называемые секундные закалки), в отличие от реакции растений на продолжительное воздействие высоких-закаливавдих температур, не требует новообразования белков, а обусловлено событиями, происходящими на посттрансляционном уровне.

Практическая значимость работы. Экспериментальные данные о разнокачественчости реакции растений на действие температур, относящихся к разным температурным зонам, являются методической основой для выбора значений температуры и продолжительности ее действия при проведении эколого-физиологических исследований.

Из полученных результатов следует, что адаптивные возможности вида (сорта) хотя бы отчасти можно оценить исходя из данных о положении границ температурных зон, а информация о последних будет полезна при решении вопроса о районировании сортов и в селекции, направленной на повшение устойчивости растений. Предложено в качестве нетрадиционного способа достижения более стабильных урожаев вести селекцию на расширение у растений фоновой зоны, а также использовать "скорость закаливания" как селекционный критерий, позволяющий отбирать сорта (генотипы) с определенным типом адаптивного потенциала.

"Результаты экспериментов по влиянию кинетика и 6-бензилами-нопурина на холодо- и теплоустойчивость могут найти применение при разработке приемов и способов повыпения адаптивные возможностей растений на основе веществ цитокининового типа.

В целом, полученные экспериментальные материалы и развиваемая концепция о механизмах температурной адаптации активно веге-тирухщих растений расширяют и углубляют современные представления о природе устойчивости, что является необходимым условием для: а) целенаправленного воздействия на устойчивость и адаптивные возможности растений (с помощью тех или иных агротехнических приемов), б) повшения эффективности селекционно-генетической работы, напрааденной на создание высокоустойчивых сортов, в) разработки новых методов диагностики устойчивости растений. Помимо этого, они могут быть использованы при чтении курса лекций по общей физиологии растений, а также отдельных спецкурсов по данному предмету .

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научной конференции биологов Карелии, посвященной 250-летию Академии наук СССР (Петрозаводск, 1974); УШ, IX и XI Всесоюзных симпозиумах "Биологические проблемы Севера" (Апатиты, 1979; Сыктывкар, 1981; Якутск, 1986); 1У и У Республиканских, конференциях "Физиологические основы повыиения продуктивности и устойчивости зерновых культур" (Алма-Ата, 1960; Целиноград, 1984); IX конгрессе ЕУКАРША "Генетические ресурсы и селекция растений на устойчивость" (Ленинград, 1960); I, П и Ш Всесоюзных конференциях "Экологическая генетика растений и животных" (Кишинев, 1981, 1984; 1987); Всесоюзной конференции "Проблемы и пути повышения устойчивости растений к болезням и экстремальным условиям среды в связи с задачами селекции" (Ленинград, 1981); Республиканской конференции "Адаптация и рекомбиногенез у культурных растений" (Кишинев, 1982); региональном совещании "Повышение устойчивости растений к низким температурам" (Днепропетровск, 1982); У и У1 Всесоюзных симпозиумах "Молекулярные механизмы генетических процессов" (Москва, 1983, 1987); П Всесоюзной конференции "Механизмы криоповреждения и криозащиты биологических объектов" (Харьков, 1984); Всесоюзном совещании "Адаптация организмов к условиям Крайнего Севера" (Таллин, 1984); Всесоюзном симпозиуме ^¡изиолого-биохимические механизмы регуляции адаптивных реакшй растений и агрофиоценозов" (Кишинев, 1984); Всесоюзном рабочем совещании "Фотосинтез и температурный фактор" (Пущино, 1988) и др.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы I монография и более 50 научных статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-

ния, 6 глав, заключения, выводов и списка литературы, вкдгчающе-го 1025 наименований (из них 387 на иностранных языках). Работа изложена на 494 страницах иапинописного текста, содержит 46 таблиц и 102 рисунка.

ШЕЕИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили с растениями, различающимися по своему отношению к температурному фактору: теплолюбивыми - кукурузой (г.Днепропетровский 185), огурцом (с.Алма-Атинский I, Сюрприз 66, Тепличный ранний 65), соей (с.Амурская 310, Бурые масличные, Венгерка, Гизо, Добруджанка 18, Кубанская 4958, Ранняя 10, Чиатурс-кая), томатом (с.Грунтовый Грибовский 1180, Московский осенний 3405), хлопчатником (с.Ташкент I) и холодостойкими - овсяницей луговой (с.Карельская), озимой (с.Мироновская 803) и яровой (с. Якутянка) пшеницей, яровым ячменем (с. Отра).

Растения выращивали в камерах искусственного климата при постоянных условиях: температуре воздуха 20-25° (в зависимости от объекта), его относительной влажности 60-7055, освещенности около 10 клк и 14-часовом фотопериоде. По д-осткжении заданной ^азы развития растения подвергали воздействии температуры, варьирующему по интенсивности и продолжительности в зависимости от объекта и задач эксперимента. Прочие факторы среды сохраняли неизменными.

Обработка растений ингибиторами белкового синтеза и экзогенными Дитогормонами. В опытах использовали ингибиторы синтеза РНК (актаиомицин Д, АКТ) и синтеза белка на 803 (циклогексимид, ЦТ) и 70s (хлорамфеникол, ХФ) рибосомах, а также фитогормоны, в частности, абсцизовув (АЕК), индолилуксуснув (ЮТ), гибберелловую (IK) кислоты и цитокинишС кинетин, КИН и б-бензиламшопуркн, ЕАП). Ингибиторы и фитогормоны добавляли в соответствующих концентрациях к половинному питательному раствору или воде, на которые помещали проростки (или отделенные листья) до или в процессе температурной закалки.

Хслодо- и теплоустойчивость растений оценивали прямым и косвенным методами:

I. По выживаемости растений после их тестирующего охлаждения или прогрева. С этой целью проростки огурца (50 штук) охлаждали в темноте 3 сут при Io или 4 сут при 2°, а томата (30-60 штук) -3 или 4 сут при Io. Проростки пшеницы последовательно промораживали в течение I сут при -4, -7, -10, -13, -16°. После воздействия

каждой из отих температур по 100 проростков переносили на оттаивание (I сут при 2°) (Трунова, 1967), При оценке теплоустойчивости по 30-50 проростков прогревали в темноте в течение I сут: пшеницу при 47°, огурец при 52 или 54°, томат при.45°.

Количество растеняй, выживших после тестирующего температурного воздействия, подсчитывали через неделю их отращивания при 22-25°.

2. По реакции клеток листа на краткосрочное воздействие низкой или высокой температуры. Для этого высечки из листьев 6 растений при оценке холодоустойчивости промораживали 5 или 40 мин в термоэлектрическом микрохолодильнике ТЛМ-1-3 (Дроздов и др.,1976), а при анализе теплоустойчивости прогревали 5 мин в водном термостате (Александров, 1963) при разных температурах для выявления той, при которой в 50$ клеток (ЛТ50) паренхимы листа происходит деструкция хлоропластов и коагуляция цитоплазмы. Количество живых и погибших после промораживания или прогрева клеток подсчитывали

с помочью светового микроскопа. Перед.промораживанием для снятия переохлаждения на листовые высечки наносили кристалл льда.

3. По количеству отжимаемого иг тканей листа клеточного сока (Соловьев, Незговоров, 1968; Незговоров, 1978). В этом случае перед анализом холодостойкости проростки огурца и томата охлаждали I сут в темноте при 2°, а перед оценкой теплоустойчивости высечки из листьев прогревали 20 мин в водном термостате при 42 или 53° (огурец) и 52° (томат). В дальнейшем в ходе 20-минутного центрифугирования в микропрессах специальной конструкции (Лебедев, 1967) из 20 листовых высечек (полученных с 10 растений) отжимали под малым давлением (при оценке холода- и теплоустойчивости огурца соответственно 6,8 и 5,5 кг/см^, а томата - 8,2 и 6,1 кг/см'") клеточный сок.

Интенсивность дыхания определяли манометрически в аппарате Варб^рга по поглощению высечками из листьев в течение 3 ч при заданной температуре или в ее последействии при 25° (Семихатова, Чулановская, 1965). Об энергетической эффективности дыхания судили по стимуляции поглощения 0£ под влиянием 2,4-динитрофенола

Суммарную активность дегидрогеназ анализировали фотометрически вакуум-инфильтрационным микрометодом по восстановлению 2,3,5-трифенилтетразояия хлористого до формаэана Шыяьнев, 1964).

Содержание пигментов определяли спектрофотоыетрически, экст-

рагкруя их из листьев 80^-ньгл ацетоном и рассчитывая концентрацию хлорофиллов по Бернону,'а каротиноидов по Рёббелену (Шлык,'1971).

Оводненность тканей анализировали весовым методом, высушивая образцы до постоянного веса при 105°.

pH тканей устанавливали путем потенциометрического измерения кислотности водных экстрактов из листьев. Для этого листья 4-кратно гомогенизировали в дистиллированной воде с последующим центрифугированием при 2500g (Сычева и др., 1969). Соотношение навески листьев и воды 1:25.

Скорость биосинтеза белка in vivo определяли по включению %-аланина в белки высечек из листьев (Weidner, Ziemens, 1975).

Водорастворимые белки извлекали 4-кратной экстракцией дистиллированной водой из гомогената листьев (соотношение навески и воды 1:25) с последующим центрифугированием при 2500g (Сычева и др., 1969). Их изоэлектрическую зону (ИЭЗ), представляющую совокупность изоэлектрических точек отдельных белков, устанавливали по оптической плотности экстракта белков в цитратно-фосфатном буфере при pH от 2,2 до 7,4 (Сычева и др., 1969).

Растворимые (цитоплазматические) белки ввделяяи из листьев по методу Боннера ( Bonner, 1976) с модификацией (Kacperska-Palacz et al.,1977). Содержание белков .оценивали после их осакдения на нитроцеллилозных-фильтрах (Schaffner, Weiasman,I973), а в отдельных опытах - по Лоури (Lowry et al.,1951) после их предварительного осаждения ТХУ. -

Электрофорез растворимых белков в присутствии додецилсульфа-та натрия проводили в пластинах 10%-ного ПААГ по методике А.А.Москаленко и Ю.Е. Ерохина (1983).

Активность РНК-псшимеразы I, связанной с хроматином (Романко и др., 1978) и освобожденной от него (Селиванкина и др., 1982), определяли in vitro по включению в РНК. При этом количе-

ство ДНК в хроматине оценивали по Бартону (Burton, 1956).

Содержание РШ анализировали по методу Лулэра и Розиера (Laul-hera, Rozier, 1976) в модификации Беккера с соавт. (Becker et al., 1978).

Повторности и статистическая обработка данных. В пределах отдельного варианта опыта использовали 3-6-кратную повторность (если это не указано специально), а каждый опыт повторяли не менее 2-4 раз (в таблицах и на рисунках приведены средние значения по нескольким независимым опытам).

Все полученные в экспериментах результаты обработаны с помощью соответстаущих методов вариационной статистики (Рокицкий, 1973; Доспехов, 1979).

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВАРШРОВАШЯ УСТОЩВОСШ

АКТИВНО ВЕГШРЩЙХ РАСТЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Влияние температуры на холодо- и теплоустойчивость

растений; "температурная карта" вида (сорта)

Подобно другим физиологическим признакам устойчивость не является инвариантным свойством растительного организма, а изменяется в довольно широких пределах, зависящих от условий среды, и прежде всего от температуры (Александров, 1975; Тюрина, 1975; Дроздов и др., 1977; Лархер, 1978;Т»ет1*«, 1980). Некоторые особенности ее варьирования сравнительно неплохо изучены. Однако обычно исследователи сосредоточивают внимание на устойчивости только к низким или высоким температурам. Анализ влияния температуры на устойчивость во всем диапазоне активной жизнедеятельности растений, как правило, не проводится.

Наши исследования показали, что уровень холодо- и теплоустойчивости активно вегетирующих растений.в значительной степени зависит от температуры воздуха (рис.1). Причем при анализе данных выявляется одна крайне важная, на наш взгляд,' закономерность: при достаточно продолжительных экспозициях (часы, сутки) характер изменения устойчивости у всех изученных объектов качественно варьировал в зависимости от того, к какому температурному интервалу принадлежала действующая на растения температура. В соответствии с этим весь температурный диапазон активной вегетации может быть разделен на пять разнокачественных участков, названных нами совместно с С.Н. Дроздовым и Б.К. Курцом (Дроздов и др., 1974, 1984) температурными зонами: фоновой, холодового и теплового закаливания (адаптации), холодового и теплового повреждения (табл.1). При колебаниях температуры в пределах фоновой зоны устойчивость растений остается неизменной, под влиянием температур из зон закаливания она обратимо возрастает, а при повреждающих температурах -снижается (и по мере увеличения экспозиции происходит гибель клеток, тканей, растения).

Попутно отметим, что положение границ температурных зон мо-

№ I

-И t"

1-'

t

#5

cá

£

«o • 5s

й -3

ё -Z

-1

Пшеница . rHO¡s \(\ A"- /¡2 \ ' /i 4 ■

/ /

i

Томат I •

■Т & 1 /Лч '/к / з /• / /*

1 (

j

Jo ...II L---- . • ' ' I ,,.''.

60

51

58

54

50 |

O

I

16 24 32 40 Температура, "С

48

Рис.1. Влияние температуры на холо-до- и теплоустойчивость проростков пшеницы с.Мироновская 808 (I) и с.Янутянка

(2) и растений томата (фаза 3-х настоящих листьев) с.Московский осенний 3405

(3) и с.Грунтовый Грибовский 1180 (4)

Экспозиция растений пшеницы в условиях

WWLífásíS*.

3 сут, 47 - 1лсут: томата н 2-42° - 3 сут, 44" - I сут. Здесь и на последующих рисунках величина HCPqc, обозначена вертикальной чертой у оси ординат.

жет несколько смещаться в зависимости от фазы развития растений, предшествующих и сопутствующих условий, однако "зональный" характер влияния температуры на устойчивость при этом сохраняется ' (Дроздов и др., 1984).

В случае постепенного снижения или повыкения температуры (ступенчатое закаливание), в ходе которого растения успевают адаптироваться, происходит расширение зоны адаптации за счет смещения границы между зонами закаливания и повреждения в область более экстремальных значений (табл.1).

На основе такого рода данных нами составлены "температурные карты", сражающие расположение указанных зон на температурной шкале для незакаленных и закаленных растений (табл.1).

Предложенная градация температурной шкалы удобна и полезна в том отношении, что позволяет определять благоприятные для активной вегетации температуры (фоновая зона), являющиеся одновременно оптимальными и с точки зрения формирования продуктивности (поскольку выход температуры за пределы фоновой зоны сопровождается полным либо частичным торможением процессов роста и развития). С другой

Таблица I

Границы температурных зон для некоторых видов сельскохозяйственных растений*

Вид, сорт

Температурная зона, °С

холодового повреждения

холодового закаливания

фоновая

теплового закаливания

теплового повреждения

Пшеница яровая, с.Якутянка £(-6)-1

Пшеница озимая, с.Мироновская 808 ¿(-13)-2 Ячмень яровой, с.Отра £(-10)-3

Кукуруза, г.Днепропетровский 185 ¿(5)8 Огурец, с.Алма-Атинский I -(4)7

Соя, с.Ранняя Ю ¿0

Томат, с.Московский осенний 3405 <(2)5-Томат, с.Грунтовый Грибовский 1180^(1)5 •

Холодостойкие культуры

(-7)0 - 12 13 - 26 27 - 46(47)

(-I2)-I-I5 16 - 28 29 - 46(47)

(-9)-2- 15. 16 - 26 27 - 41(47)

Теплолюбивые культуры

(6)9 - 16 17 - 30 31 - 49(49)

(5)6 - 18 19 - 27 28 - 40(48)

I - II 12 - 29 30 - 42

(3)6 - 14 15 - 26 27 - 42(44)

(2)6 - 12 13 - 26 27 - 42(44)

^47(48) s47(48) i 42(48)

i 50(50) i 41(49) &43

i 43(45) & 43(45)

ÍS5

* - в скобках приведены границы температурных зон в случае постепенного (ступенчатого) снижения или повышения температуры

стороны, на основании данных о положении границ зон повреждения и закаливания, а также размера последних можно в определенной степени судить об уровне устойчивости и адаптивных возможностях вида (сорта). Подобная информация необходима, в частности, при решении некоторых вопросов практического растениеводства (при районировании сортов, выборе оптимальных условий для выращивания культур защищенного грунта и т.д.), а также в селекции (например, при определении путей генетического улучшения растений и получения высокоустойчивых: сортов).

Динамика устойчивости при холодовом и тепловом

закаливании растений и их раззакаливании

Анализу динамики устойчивости при температурном закаливании и раззакаливании растений посвящены единичные работы, поэтому даже в наиболее капитальных монографиях последних лет (Александров, 1975; Туманов, 1979; ЬеуШ, 1980; Генкель, 1982) этот вопрос почти не затрагивается.

Как показали наши исследования, начальные изменения холодоустойчивости под эдиянием низкой закаливающей температуры обычно наблюдаются уже через 1-2 сут в зависимости от интенсивности закаливающей температуры и вида (сорта) растений. Сказанное в равной степени относится к холодостойким и теплолюбивым культурам (рис. 2). Разница между ними заключалась главным образом в том, • что адаптивные возможности теплолюбивых растений в области низких температур более ограниченны, а процесс их холодового закаливания (при оптимальной закаливающей температуре) требует меньше времени.

При рассмотрении данных по тепловым закалкам обращает на себя внимание тот факт, что указанный процесс у всех изученных объектов заметно уступает по своей продолжительности холодовым закалкам. Начальное увеличение теплоустойчивости растений наблюдалось уже в первые часы действия высокой закаливающей температуры, а для достижения максимального уровня и выхода устойчивости на плато, как правило, было достаточно 9-12 ч. Как и при холодовой закалке, скорость повшения устойчивости и величина закаливающего эффекта зависели от интенсивности закаливающей температуры и вида (сорта) растений.

Последнее обстоятельство хорошо иллюстрируют данные рис. 3. Видно, что, например, у сои тепловая адаптация завершалась за 3 ч, у огурца и томата за 9 ч, а у кукурузы примерно за 12 ч (рис. ЗА).

О 4

12 16 0 2 4

4

С'*

5 сэ

о а

5 Л

^ _

§§

1! II 4=*

11 Огуре 4 ^ Г 1\ ■ 1 'Ч^'

Ф Том • • > 1 1 ^.....'- а/п \ I 1 —I, шЦ ■ > ■ 1 и 1 1 < 1 > 1 II

и 8 12 0 2 . 4

Экспозиции, сут

60

||

5 20

Сэ ч1 §8

6 8

Рис. 2. Динамика устойчивости при холодовой и тепловой закалке и последующем раззакаливании проростков пшеницы с. Иироновская 808, огурца с .Алма-Атинский I и растений томата с .Московский осенний 3405 (фаза 3-х настоящих листьев)

Момент изменения температуры указан стрелкой.

Различия подобного рода могут существовать и в пределах вида (между сортами). По крайней мере, даже у сои' (вида с высокой скоростью тепловой адаптации и сравнительно небольшой ее продолжительностью) они выявлялись довольно легко. Так, если у растений с. Амурская 310 устойчивость в течение I ч при 40° практически не изменялась, то у растений с.Чиатурская она за это же время Достигала почти предельных своих значений (рис. ЗБ).

Вывод о значительной вариабельности данного признака подтверждается и высокой величиной его коэффициента вариации (для сои он

О 12 24 48 0 12 24 48 12 Экспозиция, ч

Рис. 3. Динамика теплоустойчивости при тепловой закалке растений

Виды (А) растений: I - хлопчатник с.Ташкент I, 2 - пшеница с.Мироновская 808, 3 - соя с. Ранняя Ю. 4 - огурец с .Алма-Атинский I,

5 - томат с .Московский осенний 3405, 6 - ячмень с.Отра, 7 - кукуруза г .Днепропетровский 185. Сорта (Б) сои: I - Добруджанка 18.

2 - Бурые масличные, 3 - Гизо, ^ - Чиатурская, 5 - мот екая 310,

6 - Кубанская 4958.

Температура закалки:„хлопчатник - 43°, огурец и ячмень - 38°, остальные объекты - 40 .

составил 34% при Р=0,05). Если добашть к этому, что скорость закаливания фактически не коррелирует.с устойчивостью неэакаленных и полностью адаптированных (под влиянием закалки) к теплу растений (Титов и др., 1986), то правомочно, на наш взгляд, рассматривать ее как самостоятельный признак, использование которого в качестве селекционного критерия могло бы привести к созданию сортов с определенным типом адаптивного потенциала.

При изучении обратного закаливанию процесса - раззакаливания было установлено, что оно происходит не только при фоновой температуре, но и в случае повшения температуры в пределах зоны хало-дового закаливания и при ее понижении в пределах зоны теплового закаливания (рис.2). Однако снижение устойчивости при этом было лишь частичным. Полное же раззакаливанке растений наблюдалось только в условиях фоновой зоны и, как правило, требовало независимо от типа предшествующей закалки нескольких суток.

Реакция растений на краткосрочное воздействие

экстремальных (высоких) температур

Как известно, характер реакции растений на температурное воздействие зависит от его интенсивности и продолжительности. Поэтому некоторые авторы считают, что количественно и качественно однотипный ответ, например обратимое повышение.теплоустойчивости растений, возможен как при продолжительном умеренном нагреве, так и при более интенсивном, но краткосрочном действии высокой температуры. С целью изучения такой возможности мы исследовали реакцию растений томата и ячменя на 30-секундный прогрев (в воде) при температурах от 30 до 60°,

Эксперименты показали, что повышение теплоустойчивости в этом случае способны вызывать только те температуры, которые при продолжительных экспозициях оказывали на растения повреждающее (или субповрекдаицее) действие. В частности, у томата максимальный прирост устойчивости был зафиксирован при 45-47°, а у ячменя при 51-52°. Однако даже при указанных'температурах величина прироста устойчивости заметно уступала той, которая достигалась при долговременной адаптации названных объектов в условиях высоких закаливающих температур.

НЕК0Т0ШЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ АКТИВНО' ЕЕГЕТИРУЩЙХ РАСТЕШЙ НА ДЕЙСТВИЕ ЗАШШШЩ И П0В-РЕВДАЩИХ ТЕМПЕРАТУР .

Низкие и высокие температуры способны вызывать многочисленные изменения в физиологии и'биохимии растений (Туманов, 1979; Levitt, I960; Альтергот, 1981; Петровская-Баранова, 1983; Петров и др., 1966; Войников, 1987; Родченко и др., 1988), характер и величина которых определяется интенсивностью и продолжительностью температурного воздействия.. С учетом этого обстоятельства нами проведено сравнительное изучение физиологических аспектов реакции растений на действие температур, относящихся к разным температурным зонам. При этом, яелая получить некоторые обобщенные характеристики физиологического состояния растений, мы использовали показатели, отличающиеся интегральным характером.

Исследования показали, что под влиянием низкой закаливающей температуры интенсивность поглощения кислорода листьями растений уменьшается, а под влиянием высокой закаливающей температуры -

возрастает (рис. 4). Важно, что указанные изменения носили обратимый характер: в последействии (при фоновой температуре) дыхание

■6 0 2 Экспозиция, сут

Рис. 4. Влияние фоновой (25°), закаливающих (8 и 40°) и повреждающих (4 и 45°) температур на некоторые физиологические показатели листьев томата с.Московский осенний 3405 (фаза 3-х настоящих листьев)

возвращалось к норме. При побеждающих температурах интенсивность дыхания резко падала и в последействии не восстанавливалась. Заметим, что аналогичные закономерности в реакции растений на закаливающие и повреждающие температуры зарегистрированы и в отношении другого газообменного процесса - фотосинтеза (Акимова, Попов,1978;

Акимова, 1960). Нардцу с изменением дыхательной активности при хо-лодовой и тепловой закалке повышалась суммарная активность дегид-рогеназ, а при повреждающих температурах наблюдалось ее снижение . (рис. 4). Таким образом, судя по приведенным, а также литературным данным,при действии на растения закаливающих температур происходит перестройка (^-газообмена, которая, очевидно, направлена на более полное обеспечение адаптационных процессов необходимой энергией и субстратами.

Содержание в листьях растений хлорофиллов варьировало в зависимости от типа закалки (холодовая или тепловая), а концентрация кароткноидов достоверно изменялась (повидалась) только при высоких закаливающих температурах (рис.4). По-видимому, стабильный уровень каротиноидов при низких закаливающих температурах (на фоне снижения содержания хлорофиллов) можно рассматривать как свидетельство их участия в поддержании нативной структуры и функции хдоропластов. Действие на растения повреждающих температур вызывало во всех случаях сильную депигментацию листьев.

Холодовая и тепловая адаптации растений сопровождались некоторым снижением оводненности листьев, тогда как повреждающие температуры, особенно высокие, вызывали резкое обезвоживание листьев.

Наконец, весьма существенные изменения при закаливающих и повреждающих температурах претерпевал и белковый комплекс растений. Закалка индуцировала накопление водорастворимых белков, отчетливо вцраженное как при повышенных, так и при пониженных температурах (рис. 4). Заметим, что поскольку фракция водорастворимых белков в значительной степени представлена различными ферментами (Сарсенба-ев, Полимбетова, 1986), то логично предполагать, что накапливаемые при температурной адаптации белки выступают в клетках не только в качестве структурных элементов, но и являются важными функциональными единицами, с которыми связана происходяцая при закаливающих температурах реорганизация метаболизма. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в дальнейшем. Здесь же подчеркнем следующее. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что характер изменения ^изиолого-биохимических показателей (и процессов) количественно,а во многих случаях и качественно варьирует в зависимости от того, к какому температурному диапазону (температурной зоне) относится действующая на растения температура.

МОШШЯРНО-ГЕНЕШЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ТЕМПЕРАТУРНОЙ АДАПТАЦИИ АКТИВНО ВЕГЕТИРУПЩ РАСТЕНИЙ

Изменение скорости биосинтеза и компонентного состава

белков в листьях при температурной адаптации растений

Вопрос о механизмах, контролирующих активные приспособительные реакции растений на действие низких и высоких температур, является ключевым в проблеме температурной адаптации. В последние годы к его решению все чаще подходят через изучение белкового комплекса растений (Браун, 1983; Петровская-Баранова, 1983; Вояников и др., 1986; Косаковская, 1988). Это связано, с одной стороны, с центральной ролью, которую играют белки в жизнедеятельности клеток, а с другой стороны, со значительными успехами, достигнутыми при исследовании структуры и функции белоксинтезирующего аппарата.

В наших опытах было устаноалено, что под влиянием закаливающих температур биосинтез белка в растениях заметно снижается. Так, уже спустя сутки после начала закаливания проростков огурца торможение скорости включения ^Н-аланина в белки достигало 20-50% в зависимости от типа закалки (холодовая или тепловая); в дальнейшем биосинтез белков поддерживался Примерно на одном уровне (см. контрольный вариант на рис.7). Однако,несмотря на это,нами, как и другими авторами (Трунова,1979; Chen, Li, 1980; 1982; Sarhan, Che-vrier, 1985 и др.), отмечено накопление под влиянием закаливания растворимых (в том числе и водорастворимых) белков. Последнее может свидетельствовать, например, о дифференциальном влиянии температуры на экспрессию разных генов и на синтез белков или резком подавлении процесса деградации белков при неблагоприятной температуре. Судя по литературным данным (Цингер, Петровская-Баранова, 1970; Шевчук, 1984; Шевчук, Колоша, 1986), второй вариант менее вероятен, тогда как в пользу первого из них говорит динамика компонентного состава растворимых белков, наблюдавшаяся при холодо-вой и тепловой закалке растений. В обоих случаях адаптация растений сопровождалась трансформацией элекгрофоретического спектра белков: содержание одних белков увеличивалось, а других уменьшалось, появлялись новые компоненты. Добавим, что параллельно с этим отмечено и расширение изоэлектрической зоны (ИЭЗ) водорастворимых белков, отражающее появление новых белков с иными изоэлектрически-ми точками (ИЭТ). В частности, у пшеницы расширение ИЭЗ происходи-

ло за счет белков с ИЭТ из диапазона рН 2,6-3,0 и 6,0-6,4 при холодовой и 2,6-3,0 при тепловой закалке. У томата при хододовой закалке появлялись белки сШТв области рН 2,2-3,4, а при тепловой - г пределах рН 3,2-3,4.

Динамика РНК-полимеразной активности при температурной адаптации растений

Как показали опыты, холодовое и тепловое закаливание растений сопровождается значительными изменениями в активности связанной с хроматином РНК-полимеразы I, ответственной за синтез рРНК (рис. 5). Картина этих изменений при холодовой и тепловой адаптации бша однотипной: в начальный период действия на растения зака ливающей температуры наблюдался некоторый спад активности фермен-

Ш J00

% & £

Ц200 §

1100

Пил -х г •ница АО"

. Ощ оец _»-l,_J__1 1 1 Л —

1

10 1

*

8

Si

6

12

10 <5

8

6

83 i "I

Ol ]

100^ ВО

0 2 4 6 0 0.5 1 Экспозиция, суш

Рис. 5. Динамика РНК-полимераэной активности хроматина (в синтезе РНК in vitro при 32°) (I), содержания РНК (2) и растворимых белков (3) в листьях проростков пшеницы с.Мироновская 808 и огурца с .Алма-Атинский I при холодовой (2 и 10°) и тепловой (40 и 38°) закалке

та, сменяющийся затем ее подъемом. Одновременно с этим в листьях растений происходило накопление тотальной РНК и растворимых белков. Укажем, что содержание труднорастворимых белков не претерпевало при закаливании растений сколько-нибудь заметных изменений.

При раззакадивании растений, напротив, отмечено снижение (к исходному уровню) в листьях активности РНК-полимеразы I, общего уровня РНК и содержания растворимых белков.

Влияние ингибиторов синтеза РНК и белка

на температурную адаптацию растений

Предобработка растений ингибиторами синтеза РНК (АКТ) и синтеза белка на 80з (ЦТ) и 70з (ХФ) рибосомах нарушала нормальный ход их холодовой и тепловой адаптации (рис.6). Наблюдаемые при

Концентрация ингибитора, ш/д Рис.6. Степень ингибирования холодовой (верхний ряд) и тепловой (нижний ряд) закалки проростков пшеницы с.Мироновская 808, томата с.Московский осенний 3405 и огурца с.Алма-Атинский I в зависимости от концентрации ингибиторов биосинтеза РНК и белна Экспозиция-при холодовой закалке - 6 сут (пшеница) или 3 сут (томат, огурец), а при тепловой закалке - I сут.

этом эффекты варьировали в зависимости от типа ингибитора и его концентрации. В целом наибольшим отрицательным воздействием на процессы температурного закаливания отличались ЦТ и АКТ. Влияние ХФ было заметно ниже, но и он устойчиво подавлял (на 20-40%) способность растений к закаливанию. Существенно, что при фоновой температуре обработка растений указанными ингибиторами не сказывалась на их устойчивости (по крайней мере, при экспозя^ях, используемых при закалках). Хотя, и это стоит подчеркнуть особо, ингибиторы тормозили биосинтез белка как при фоновых, так и при закаливающих температурах (рис.7). Исходя из этого можно заключить, что

Температура, 'С

Экспозиция, Сут

Рис. 7. Влияние ингибиторов биосинтеза РНК (АКТ, 2 мг/л) и белка (ЦТ, 0,0 мг/л; ХФ, 200 мг/л) на включение ТЗ-аланина в белки листьев проростков огурца с.Алма-Атанскяй I при фоновой температуре (25°), холодовой (10°) и тепловой (38°) закалке

Момент изменения температуры указан стрелкой.

специфическое подавление процессов транскрипции и трансляции в услс виях закаливающей температуры препятствует синтезу белков, участвующих в формировании повшенной устойчивости растений.

Необходимо также указать, что эффективность действия АКТ и ЦГ в значительной мере зависела от сроков введения их в растения (рис.8). Как оказалось, они блокируют температурную адаптацию только в том случае, если предоставляются растениям перед закалкой или в начальный ее период. Из этого следует, что изменения в еннте-

Рис. 8. Динамика холодоустойчивости при холодовой (10°) и теплоустойчивости при тепловой (38°) закалке проростков огурца с .Алма-Атинский I в зависимости от сроков обработки АКТ (2 мг/л) и ЦТ (0,8 мг/л)

Момент введения ингибитора (2-7) указан стрелкой; I - контроль.

зе отдельных белков (о которых ша речь вше), отражающие, по-видимому, изменения в функционировании генома, происходят сразу (или почти сразу) после начала действия на растения закаливающей температуры. Причем, судя по всему, уже в первой половине процесса закаливания в клетках растений синтезируется такое количество стрессовых мРНК и стрессовых белков, которое способно обеспечить дальнейшее повшение устойчивости и завершение процесса адаптащш.

Весьма интересные данные были получены при использовании ингибиторов при повторных закалках растений (рис. 9). Оказалось, что эффективность действия ингибиторов существенным образом зависит от продолжительности периода между первой и второй (повторной) закал-

>1

100 60

го

100 60 20

40 г-Зсут Г АКТ -I ЦГ

Огурец

I

да'» *с1т акт т цг

1'5 сут

Пшеница

акт

40*1 аут

1 АКТ

ЦГ

6' в 10 6 8 10 6 8 10 6 8 10 ПроЗолжительнасть периодамежЗу закалками, сут

Рис.9. Степень ин-гибирования повторной холодовой и тепловой закалки проростков огурца с.Алма-Атинский I и пшеницы с.Мироновская 808 ингибиторами биосинтеза РНК и белка в зависимости от продолжительности периода (при 25°) между первой и второй закалками

Концентрации ингибиторов: огурец - АКТ-2 мг/л, ЦТ - 0,8 мг/л: пшеница-АКТ-70 мг/л, ЙГ-12 мг/л.

Уровень ингибирования при однократной закалке отмечен пунктирной линией.

ками. Если интервал между ними составлял б сут, то ингибиторы не проявляли своего действия. При его увеличении до 8 сут наблюдалось частичное "восстановление" их эффективности, а обычный уровень ингибирования (как при однократных закалках) отмечен при увеличении периода между закалками до Ю сут. По-видимому, индуцируемые под влиянием закаливающей температуры стрессовые мРНК и стрессовые белки являются преимущественно долгоживущими. Благодаря им при повторной закалке даже в присутствии АКТ или ЦГ растения способны повышать устойчивость.

Таким образом, различные по постановке эксперименты с применением ингибиторного анализа неоспоримо доказывают тесную зависимость температурной адаптации активно вегетирующих растений от процессов транскрипции и трансляции. В силу этого обработка растений соответствующими ингибиторами, с одной стороны, препятствует формированию повшенной устойчивости, а с другой стороны, как показали специальные опыты, нивелирует эффекты закаливающей температуры в отношении отдельных физиолого-биохимических показателей, изменение которых сопровождает в норме процесс температурной адаптации.

Механизмы повышения устойчивости растений при краткосрочном воздействии высоких температур (секундных закалках)

При изучении этого вопроса мы привлекли методические подходы, не применявшиеся ранее при исследовании секундных закалок: инги-биторный анализ и комбинирование закалок разного типа (продолжительных и краткосрочных).

Оказалось, что в отличие от опытов с продолжительным закаливанием предобработка растений АКТ или ЦТ при секундных закалках является неэффективной (рис. 10). Последнее указывает на то, что механизмы, лежащие в основе обратимого повышения теплоустойчивости при долговременной адаптации и секундных закалках, разные. Если первые из них связаны с механизмом индуцированного синтеза белков, то вторые, очевидно, не требуют синтеза белков de novo.

Рис. 10. Влияние ингибиторов биосинтеза белка на теплоустойчи-. вость проростков томата с.Москов-ский осенний 3405 при 30-секунд-ной закалке при 45° (А) и 1-суточ-ной закалке при 40° (Б)

I - исходный уровень, 2 - закалка без ингибиторов, 3 - АКТ (5 мг/л), 4 - ЦТ (2 мг/л).

Дополнительные доказательства в пользу подобного вывода были получены в серии опытов с комбинированием указанных вше типов закалок. При их постановке мы исходили из того, что если повдаение устойчивости при продолжительных и секундных закалках связано с разными механизмами, то при последовательном применении таких закалок будет наблюдаться полное или частичное суммирование их эффектов в отношении устойчивости. И наоборот, если за первой закалкой последует точно такая же вторая, то дополнительный закаливаю-' щий эффект должен отсутствовать.

Полученные результаты подтвердили это. При повторных секундных закалках, равно как и при повторных продолжительных закалках, дополнительный эффект в отношении устойчивости растений не наблюдался. В принципе, повторные закалки способны вызывать повышение устойчивости, но только если интервал между ними увеличивался хотя

бы до 5-8 сут (Титов и др., 1988), т.е. когда происходило практически полное раззакаливание растений после первой закалки.

Реакция растений на комбинированное воздействие двух закалок разного типа зависела от того, какую из них проводили первой. Если начинали с продолжительной закалки, то независимо от уровня устойчивости растений (низкого в начале закалки, среднего в ее середине и высокого в конце воздействия закаливающей температуры). секундная закалка индуцировала дополнительный прирост устойчивости, причем во всех случаях примерно равный по величине (рис. II). Если двухвратную закалку проводили в обратном пордцке (т.е. начинали с секундной закалки, а затем переходили к продолжительной), то конечный уровень теплоустойчивости оказывался практически таким же, как у растений, подвергнутых только однократной продолжительной закалке.

Рис. II. Влияние чередования длительной (при 40°) (I) и кратко срочной (30 с при 45°) (2) закалки на теплоус тойяивость проростков томате с.Ыоскоеский осенний 3405

Ыомент проведения крат косрочноя закалки обоз начен стрелкой. Интервал между закалками -1ч.

Опыты с многократным чередованием двух разных типов закалок (Титов и др., 1988) также подтвердили закономерности, отмеченные выше.

Следовательно, можно заключить, что, во-первых, эффекты закалок одного типа в отношении устойчивости не суммируются и, во-вторых, при комбинировании закалок разного типа суммирование (полное или частичное) их эффектов Происходит только тогда, когда краткосрочная (севуцдная) закалка следует за продолжительной, а не наобо рот. Однако в последнем случае, по-видимому, следует говорить не столько об отсутствии эффекта краткосрочной закалки, сколько о его "поглощении" эффектом последующей долговременной адаптации (характеризующейся более сильным закаливающим воздействием).

В 12 16 Экспозиция при 40' ч

В целом,опыты с применением ингибиторного анализа я комбинированием закалок разного типа убеждают в том, что обратимое повышение устойчивости клеток в ответ на краткосрочное воздействие высоких повреждающих температур обусловлено иными механизмами, нежели долговременная адаптация (связанная с продолжительным действием на растения закаливающих температур). Судя по очень высокой скорости ответной реакции (Ломагин, 1961, 1985; Завадская, 1963), а также возможности осуществления секундных закалок на фоне ингибиторов синтеза РНК и белка, логично думать, что они обусловлены быстрыми изменениями свойств конститутивных элементов клетки. Наиболее вероятно, что молекулярный механизм, лежащий в их основе, заключается в быстрой стабилизации предсуществующих белковых макромолекул (Александров, 1985).

Функциональная автономность систем, контролирующих

адаптивное повыление холодо- и теплоустойчивости растений

Наличие элементов сходства в реакции активно вегетирутацих растений на действие низких и высоких закаливающих температур, на наш взгляд, хотя бы отчасти обусловлено тем, что. как холодовая, так и тепловая адаптация связаны с одним и тем же механизмом - механизмом индуцированного синтеза белков. Но поскольку белки, индуцируемые действием низких и высоких температур, преимущественно разные (Войников и др., 19В7; Кишел и др., 1987; биу, Нвзкв1Х, 1987), то, по-видимовд, следует говорить не об общности механизмов холодового и теплового закаливания (долговременная адаптация), а об их однотипности. Подобный вывод поднимает вопрос о взаимоотношениях между внутриклеточными (генетическими) системами, контролирующими формирование холодо- и теплоустойчивости. Теоретически возможны три варианта. Холодо- и теплоустойчивость контролируются: а) одной генетической системой, б) разньми, но функционально сопряженными генетическими системами и в) разными и функционально автономными генетическими системами.

Для изучения этого вопроса были предприняты специальные исследования, базирующиеся на использовании разных методических подходов. В одной группе опытов мы контролировали особенности динамики теплоустойчивости при холодовой закалке растений и холодоустойчивости при тепловой закалке. Оказалось, что если характер изменения хо-

водоустойчивости при низких закаливающих температурах и теплоустойчивости при высоких закаливающих температурах во всех случаях описывался З-образноР. логистической кривой, которая варьирует в зависимости от объекта лишь по количественным характеристикам (величине нижней и верхней асимптот, наклону и изгибу), то характер динамики "второй составляющей" температурной устойчивости (теплоустойчивости при низких температурах и холодоустойчивости при высоких температурах) зависел от объекта (рис.12). У одних (огурец, хлопчатник) под влиянием закаливания она снижалась (или сохранялась неизменной), тогда как у других (томат, пшеница, ячмень) в начальный период действия закаливающей температуры возрастала, а в дальнейшем понижалась.

Экспозиция, сут

Рис. 12. Динамика холодо-Ш и теплоустойчивости (2) проросткс огур1р. с.Алма-Атинский I, пшеницы с.Мироновская 806 и растений тс мата с .Московский осенний 3405 (фаза 3-х настоящих листьев) при л лодовой (верхний ряд) и тепловой (нижний ряд) закалке

КС - количество отжимаемого из листьев клеточного сока, % от сыре массы (холодоустойчивость); ЛТсл - температура гибели клеток лист после 40-минутного промораживания (холодоустойчивость) или 5-мину ного прогрева (теплоустойчивость).

Важно, что если динамику устойчивости анализировали на фоне подавленного с помощью АКТ синтеза РНК, то, в отличие от "первой

составляющей" температурной устойчивости (холодоустойчивости при холодовой закалке и теплоустойчивости при тепловой), "вторая составляющая" обнаруживала полную независимость от процесса .транскрипции (рис. 13).

Рис.13. Динамика холодов сплошная линия) и теплоустойчивости (пунктирная линия) проростков пшеницы с.Мироновская 808 при холодовой (4°) и тепловой (40°) закалке в присутствии АКТ (80 мг/л) или без него (контроль - К)

К —

И

Si i

| i-S § 5. 1 f

II"4

CS

11-2

4' ~*0• Г / • т ■ '----т*

. , КАНТ Г * / ^ Г m

I ___АКТ

.. i

so;

52 \

Г

6 0 3

Экспозиция, су/л.

В третьей группе экспериментов растения подвергали последовательному воздействию температур, относящихся к зонам холодового я теплового закаливания (или наоборот). Независимо от объекта, интенсивности закаливающей температуры и выбранной последовательности смены режимов закаливания (халодовое после теплового или наоборот) холодо- и теплоустойчивость растений варьировали независимым друг от друга образом (рис. 14). При многократных переносах'растений из зоны холодового закаливания в зону теплового закаливания и наоборот указанная закономерность сохранялась (Титов и др., 1982).

Опираясь на эти и полученные в предыдущих разделах работы данные,.можно предположить, что перенос растений, например, из условий низкой закаливающей температуры в условия высокой закаливающей температуры сопровождается потерей функциональной активности генетической системы, обеспечивающей формирование холодоустойчивости, и одновременно активизацией генетической системы, контролирующей теплоустойчивость. Некоторое повышение "второй составляющей" температурной устойчивости (к примеру теплоустойчивости при холодо-вом закаливании), отмечаемое в начальный период действия закаливающей температуры, по всей видимости, не связано непосредственно с геномом, а обусловлено теми или иными физиолого-биохимичесними изменениями, носящими неспецифический характер.

Температура, *С

Рис.14. Динамика хало

^ до-(1) и теплоустойчивос 0 _ ти (2) проростков огурца с .Алма-Атинский I (А,Б) растения томата с.Москов ский осенний 3405 (фаза

3-х настоящих листьев)

^ | (В,Г) при чередовании

J5 температур из зон хсяодо " J вого и теплового закалиВ вания

В вания

. | Момент изменения темпера 0 i туры указан «редкой.

6 1

0 4 8 0 4 8 Экспозиция, суш

МОДИФИКАЦИЯ РЕАКЦИИ АКТИВНО ВЕГИИРЭТЩИХ РАСТЕНИЙ

НА ДЕЙСТВИЕ ШЗКИХ И ВЫСШИХ ЗАШИВАЩИХ ТЕМПЕРАТУР

с помоцы) экзотшх. штоготонсв .

Существенные изменения, Наблюдаемые в гормональной системе растений, подвергнуты* различны! стрессовым воздействиям, включая неблагоприятные температуры (Гуревич, 1979; Кулаева, Чайлахян, 198 свидетельствуют о важной роди гормонов в механизмах защитно-приспособительных реакций. Однако пока их участие в реакции активно вегетируадих растений на действие закаливающих температур изучено слабо. Имеющиеся в литературе сведения отражают главным образом индуцированные закаливанием изменения в балансе эндогенных $итого] ионов (Roberts,1971; Романова, 1976; Волкова и др., 1981, 1965; Dale et al.,- 1981; Chea, Li, 1962 и др.). Что касается использова ния экзогенных фитогормонов, то, несмотря на простоту и эффективность этого приема, яри исследовании устойчивости он применяется ме столь широко.

Наши эксперименты с АЕК, ПС, ИУК и НИН показали, что все пер

численные гормоны обладают отчетливо выраженным модифицирующим действием на процессы холодового и теплового закаливания растений (рис. 15). Однако, если АЕК и НИН (в определенном диапазоне концентраций) повыпали адаптивные возможности растений, то ГК и ИУК, наоборот, снижали их. С учетом этих, а также литературных данных в дальнейшем мы сосредоточили внимание на АШ и цитокининах как потенциальных индукторах устойчивости (адаптогенах) растений.

Рис. 15. Влияние экзогенных фитогормонов на хододоную (I) и тепловую (2) закалку проростков томата с.Московский осенний 3405

Условия закалки: холодовая - 3 сут при 8°, тепловая - I сут при 40°,

Проведенные эксперименты подтвердили, что АШ и цитокинин действительно можно рассматривать в качестве адалтогенных агентов. Причем как АШ, так и цитокинин оказались способными увеличивать и устойчивость незакаленных растений (при фоновых температурах), и повшать эффективность холодовой и тепловой закалки. Интересно, что в последнем случае их положительное влияние на устойчивость не зависело от сроков обработки растений (Титов и др., 1985,1986').

Однако, судя по опытам с применением АЕК и цитокинина в комбинации с ингибиторами белкового синтеза, механизмы их адаптогенного действия разные. Например, If препятствовал цитокинининдуцирован-ному росту устойчивости при фоновых температурах, а- такие ее дополнительному приросту под влиянием цитокинина при закаливающих температурах (рис.16). С другой стороны, цитокинин оказывал явный стимулирующий эффект на включение %-аланина в белки как при фсно вой, так и при закаливающих температурах (рис.17). Видимо, адапто генные свойства цитокинина презде всего связаны с его способность! стимулировать биосинтез белка. В отличие от цитокинина, положительное влияние АЕК на устойчивость растений сохранялось и в присутствии ингибиторов белкового синтеза, что говорит о том, что ее эффекты не связаны непосредственно с транскрипционно-трансляцион-ным уровнем регуляции. На наш взгляд, более вероятно действие АБК на устойчивость растений через модификацию свойств мембран и водный обмен. Б частности, известно о способности АЕК препятствовать обезвоживанию растений (Wright, 1978; Rikin et al.,I979), а ее повышенный уровень обычно ассоциирует с процессом стабилизации мембран (Wilson,1976), включая мембраны митохондрий (Кравец, 1983). Помимо этого АЕК снижает ростовую активность и способствует накоплению в клетках защитных веществ типа пролина (Вогшпап, Janssen, 1980), что также благоприятно для повышения общей (неспецифическо: устойчивости.

ЗАШНЕШЕ

Стрессы, вызываемые действием различных неблагоприятных условий внешней среды, и прежде всего экстремальными температурами, я: ляятся главным фактором, ограничивающим рост, развитие и продукта: ность растений (Трунова, 1979; Туманов, 1979;Levitt, 1980; Генкел! 1982; Гродэинский, 1983; Петровская-Баранова, 1983; Коровин, 1984, Кислюк, 1985; Цусиенко, 1985; Хохлова, 1985; Войников, 1986, 1987, Дканумов, 1986; Петров и др., 1986; Родченко, 1987; Алехина, 1988; Цамонов, 1988; Сарсенбаев, 1988). В связи с этим проблема устойчивости растений к экстремальным температурам на протяжении многих лет интенсивно изучается, но, несмотря на значительные усилия со стороны исследователей, она все езде далека от окончательного решения. Сказанное относится не только к зимующим растениям (находяцш ся обычно в период действия экстремальных температур в состоянии

33

Температура,'С

12 3 0 1 2 3 Экспозиция, сут .

Ряс.16. Динамика хсло-до- и теплоустойчивости при фоновой температуре (25°), холодовой (10°) к тепловой (38°) закалке изолированных листьев проростков огурца с.Алма-Атин-ский I в присутствии БАЛ и ЦТ (момент изменения температуря указан стрелкой)

Варианты опыта: I - контроль, 2 - БАЛ (I мг/л), 3 - ЙГ <0,8 мг/л), 4 - БАП +ЦГ.

а

!? т

140

Т 5

I* 100

И

Ой и 60

25'

Температура, "С

Ш

Рис.17. Влияние БАП (I мг/л) на включение и-аланина в белки изолированных листьев проростков огурца с .Алма-Атинский X при фоновой температуре (25°), холодовой (10°) и тепловой (38°) закалке (момент изменения температуры указан стрелкой).

покоя), но и к вегетирующим, которые будучи в активном состоянии испытывают на протяжении вегетационного сезона самые разнообразные температурные воздействия.

Однако, как показывают исследования, несмотря на большое раз-

01230123401236 Экспозиция, сут

нообразие температурных воздействий, в реакции активно вегетирую-щих растений на действие температурного фактора прослеживаются вполне определенные закономерности. Важнейшая из них, по нашему мнению, состоит в том, что характер изменения их устойчивости (выбранной в качестве наиболее интегрального физиологического показателя, характеризующего отношение растений к -температуре) качественно варьирует в зависимости от того, к какому температурному интервалу относится действующая на растения температура. В соответствии с этим весь температурный диапазон был разделен на пять температурных зон (фоновую, холодового и теплового закаливания, холодового и теплового повреждения) и установлены их границы для рада сельскохозяйственных растений. Об объективном характере предложенной градации температурной шкалы можно, на наш взгляд, судить хотя бы по такому факту, что при переходе от температур одной зоны к теш ера турам другой наряду с устойчивостью количественные и качественные (а направленности) изменения происходят и с другими физиолого-биохимическими показателями, о чем свидетельствуют наши и литературные (Дроздов и др., 1977; Акимова, Попов, 1978; Акимова, 1980; Сычева и др., 1980; Волкова и др., 1981; Нюп-пиева и др., 1984; Нюппиева, 1988) данные. Попутно отметим, что ш существование температурных зон указывают и некоторые другие авторы (Есипова, 1959; Семихатова, 1960, 1965; Александров, 1975; Лар-хер, 1978; Силаева, 1978; Коровин, 1981, 1984). Однако принципы выделения зон, их количество и биологический смысл, вкладываемый в это понятие, у разных авторов, как правило, не совпадают.

Подчеркивая важность "зонального" характера влияния температуры на растения, необходимо подчеркнуть, что знание данного феномена имеет помимо всего прочего и определенное методологическое значение. В частности,"зональный" характер влияния температуры необходимо учитывать: а) при выборе интенсивности и продолжительности воздействия температуры в опытах по изучению эффектов этого фа! тора на растения, б) при выборе температуры для контрольного варианта (обычно избираемая для контроля температура из интервала 20--58°С у некоторых видов растений относится к зоне теплового закаливания), в) при использовании температурного коэффициента так как в интервал равный 10° могут попадать температуры из разньс зон (поэтому более предпочтительным представляется применение температурного коэффициента

Другим важнейшим аспектом нашей работы явилось изучение меха-

низыов холодовой и тепловой адаптации активно вегетирующих растений. Использование разных объектов и независимых методических подходов при решении одних и тех же экспериментальных задач* а также нетрадиционная постановка многих опытов позволили подучить ряд новых данных и на их основе прийти к заключению, что обязательным условием как холодовой, так и тепловой закалки растений (долговременной адаптации) является функциональная активность белоксинтези-руицей системы, а также количественные и качественные изменения в составе синтезируемых в процессе адаптации белков. Последние, как принято считать,- отражают изменения в спектре транскрибируемых генов. При этом генетические системы (программы), контролирующие процессы холодового и теплового закаливания растений, функционируют, судя по полученным нами данным, независимо друг от друга. Вместе с тем, важно подчеркнуть и другое. В основе реакции растений на низкие и высокие закаливающие температуры лежит один и тот же механизм - механизм индуцированного синтеза белков. Причем, как это следует из специальных исследований (Войников и др., 1987; Войников, Корытов, 1987; Кузнецов и др., 1987),при охлаждении и нагреве растений могут индуцироваться не только специфические, но и общие для этих двух видов температурного воздействия белки. Если к этому добавить, что немало общих черт в реакции растений на низкие и высокие закаливающие температуры выявляется и при анализе физиологических показателей, то становится понятным, что температурная адаптация представляет собой сложный, многокомпонентный кооперативный процесс, включающий в себя как более специфические (непосредственно связанные с генетическим аппаратом), так и неспецифические" (не связанные непосредственно с генетическим аппаратом) адаптивные изменения (рис. 18).

Соотносительная роль специфических и неспецифических реакций, по всей видимости, может варьировать в зависимости от интенсивности и продолжительности температурного воздействия и, возможно, также в зависимости от биологических особенностей объекта. С учетом этого важного обстоятельства должна строиться программа дальнейших исследований природы (механизмов) устойчивости растений.

Пониженная температура Повышенная температура

Рис. 18. Возможная роль специфических и неспецифических реакций в формировании повышенной устойчивости при температурном закаливании активно вегетирующих растений

А и Б - прямое, В и Г - опосредованное действие температуры на клеточные структуры и функции.

ВЫВОДЫ

I. При достаточно продолжительных (часы, сутки) температурных воздействиях характер изменения холодо- и теплоустойчивости активно вегетирующих растений качественно варьирует в зависимости от того, к какому температурному интервалу (зоне) относится'действующая на них температура. В соответствии с этим вццелено пять температурных зон: фоновая, хаподового и теплового закаливания (адаптации), холодового и теплового повреждения. Температуры из зон закаливания вызывают повыпение устойчивости растений; температуры из зон повреждения - ее снижение, а с увеличением экспозиции гибель клеток, тканей, растения; флуктуации температуры в предела> фоновой зоны не сказываются на устойчивости растений. Границы указанных зон (при прочих равных условиях) видоспецифичны.

2. Скорость и эффективность температурного закаливания (долговременная адаптация) активно вегетирующих растений зависят от видовых и сортовых особенностей и тем выше, чем сильнее отклоняется температура от фоновых значений, достигая максимального уровня при закаливающих температурах, близких к повреждающим. Время, необходимое для холодового закаливания, исчисляется, как правило, сутками, а для теплового - часами. Обратимое повышение устойчивости растений может достигаться и при краткосрочном воздействии на них экстремальных температур (секундные закалки), однако эффективны при этом только температуры, которые при продолжительных экспозициях оказывают повреждающее (или субповреядакяцее) действие.

3. При возврате температуры к фоновым значениям устойчивость активно вегетирующих растений, достигнутая при закаливании, постепенно (в течение нескольких суток) возвращается к исходному уровню. Динамика ее снижения после продолжительного холодового и теплового закаливания, а также в последействии секундных закалок носит сходный характер. В случае, если температура повышается в пределах зоны холодового закаливания или понижается в пределах зоны теплового закаливания, не достигая при этом фоновых значений, растения раззакаливаются не полностью. ■

4. Действие на активно вегетирующие растения температур, относящихся к разным температурным зонам, вызывает определенные изменения в их обмене веществ. В частности, под влиянием закаливающих температур интенсивность С02~газообмена обратимо снижается, в листьях растений изменяется концентрация основных форм пигментов, уменьшается оводненность тканей, возрастает суммарная активность дегидрогеназ, расширяется ИЭЗ водорастворимых белков, а рН тканей смещается в область нейтральных значений. При повреждающих температурах СО^-газообмен растений быстро и необратимо падает, наблюдается сильная депигментация листьев и их обезвоживание, суммарная активность дегидрогеназ уменьшается, а ИЭЗ водорастворимых белков сужается.

5. Холодовая и тепловая адаптация активно вегетирующих растений,' происходящая под влиянием соответственно низких и высоких закаливающих температур, связана со значительными изменениями в бе-яоксинтезирующей системе. Последние включают в себя изменение активности РНК-полимеразы I, накопление тотальной РКК, увеличение содержания растворимых (и водорастворимых) белков (на фене снижения скорости биосинтеза белков) и трансформацию их компонентного сос-

тава.

6. Обработка активно вегетирующих растений специфическими ингибиторами синтеза РНК (актиномицин Д) или белка (циклогексимид хлорамфеникол), подавляет новообразование белков, но не сказывает ея на устойчивости растений при фоновых температурах и блокирует процесс ее повшения при закаливающих температурах (долговременную адаптацию). Степень ингибировання-зависит от типа ингибитора и его концентрации. Существенно, что ингибиторы оказывают свое действие только при введении их в растения перед закаливанием или в начальный его период. При секундных закалках как актиномицин Д, так и циклогексимид неэффективны. Последнее указывает на то, что обратимое повышение устойчивости, наблюдаемое при краткосрочном воздействии на растения повреждающих температур, не требует (в от личие от долговременной адаптации) синтеза белков de novo.

7. Генетические системы, контролирупцие холодовое и тепловое закаливание активно вегетирующих растений, функционируют автономно. Об этом свидетельствует независимый характер варьирования холод о- и теплоустойчивости растений в процессе их долговременной адаптации, а также их изменение при переносе растений из зоны хо-лодового закаливания в зону теплового закаливания и/или наоборот. Этот же вывод следует и из данных по динамике теплоустойчивости при хододовом закаливании и холодоустойчивости при тепловом закаливании растений в присутствии актиномицина Д.

8. Экзогенные фитогормоны оказывают заметное влияние на устойчивость активно вегетирующих растений при фоновых температурах и способны модифицировать их реакцию на действие закаливающих тек ператур. Характер реакции зависит от типа гормона и его концентра ции. Ауксин и гиббереллин оказывают по преимуществу отрицательное влияние на устойчивость растений, в то время как абсцизовая кислс та и цитокинин увеличивают их устойчивость при фоновых температурах к повшают эффективность температурного закаливания. Причем при закаливании их положительное действие на устойчивость практически не зависит от сроков обработки растений гормоном.

9. Повышение устойчивости активно вегетирующих растений, вызываемое цитокинкном, сопровождается (в отличие от варианта с обработкой растений абсцизовой кислотой) стимуляцией биосинтеза бег ков. В присутствии ингибитора синтеза белка на 80s цитоплазмати-ческих рибосомах циклогексимида цитокинин утрачивает свою эффективность, а абсцизовая кислота сохраняет ее. По-видимому, действ!

цитокинина на формирование повшенной устойчивости растений прежде всего обусловлено его способностьв активизировать деятельность белоксинтезирутацей системы, тогда как абсцизовая кислота вероятнее всего действует через другие уровни регуляции.

10. В целом,проведенные исследования позволяют заключить, что процессы долговременной холодовой я тепловой адаптации активно вегетируицих растений находятся под контролем со стороны наследственных факторов клетки (в первую очередь ядра), который реализуется через изменения в белоксинтезирующей системе, и прежде всего через механизм индуцированного синтеза белков. Наряду с этим а адаптивных реакциях растений принимают участие и механизмы, функционирующие на посттранскрипциснном и посттрансляционном уровнях. Таким образом, температурная адаптация активно вегетирующих растений представляет собой сложный, многокомпонентный кооперативный процесс, который складывается из более специфических (непосредственно связанных с геномом) и неспецифических (не связанных непосредственно с геномом) реакций. Их соотносительная роль, по-видимому, может изменяться в зависимости от интенсивности и продолжительности температурного воздействия, а также, возможно, от .биологических особенностей объекта.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Дроздов С.Н., Курец В.К., Титов А.Ф. Эколого-генетическая гипотеза устойчивости растений к экстремальным температурам // Тез. докл. науч. конф. биологов Карелии, посвящ. 250-летию АН СССР. -Петрозаводск, 1974. -С.72-74.

2. Титов А.Ф. Молекуляпно-генетический подход к проблеме тер. морезистентности растений Г/ Эколого-физиологические механизмы ус-,

тойчивоста^растений^к действию экстремальных температур. -Петроза-

3. Титов А.Ф. Полиморфизм ферментных систем и устойчивость

Растений к экстремальным Тнизким) температурам // Успехи соврем, иологии. -1978: -Т.85, вып.1. -С.63-70. .

4. Дроздов С.Н., .Валагурова Н.И., Титов А.Ф., Критенко С.П. 0 методах оценки холодостойкости растений огурца // Физиология растений. -Г980. - Т.27, Jf3. -С.653-656.

5. Сычева З.Ф., Дроздов С.Н., Валагурова Н.И., Титов А.Ф., Басюкова В.А. 0 зависимости между уровнем индуцированной холодоустойчивости и функциональной активностью 70s рибосом у овсяницы луговой ( Featuca pratensis Hude.) // Журнал общей биологии. -1980. -Т.41, JÖ. -С.448-456.

6. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Критенко С.П. Зависимость между индуцированной терморезистентностьа растений огурца и функциональной акташостью внутриклеточных систем транскрипции и трансляции

//Докл. ВАСХШЛ. -1981. -tfl. -С.17-19.

7. Титов A.S., Дроздов С.Н., Критенко С.П. Влияние специфических ингибиторов транскрипции и трансляции на способность проростков огурца к холодовому и тепловому закаливанию // Физиология растений. -1981. -Т.28, №4. -С.652-859.

8. дроздов С.Ы., Титов А.Ф., Балапурова Н.И., Критенко С.П. 0 терморезистентности проростков огурца и градации температурной шкалы П Физиология растений. -1981. -T.2S, }f6. -С.1239-1244.

9. дроздов С.Н., Титов А.Ф., Таланова В.В. О тешоадаптивных возможностях растений томата // С.-х. биология. -1982. -М. -С. 463-466.

10. Дроздов С.Н., Акимова Т.В., Таланова В.В., Титов А.Ф. Дыхательный газообмен листьев огурцов и томатов в зависимости от теь перат^ры^/^Физиология и биохимия культ, растений. -1982. -Т.14,

11. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Таланова В.В., Критенко С.П. К вопросу о Функциональной автономности систем, контролирующих закаливание теплолюбивых растений к холоду и теплу // Докл. АН СССР. -1982. -Т.263, Ш. -С.766-768.

12. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Критенко С.П. Изучение индуци-

ёовакной теплоустойчивости у Cucumis sativus (Cucurbitaceae ) // от. журнал. -1982. -Т.67, №. -С.632-637.

13. Титов А.Ф., Таланова В.В., Дроздов С.Н. Влияние специ{и-ческих ингибиторов транскрипции и трансляции на холодовое и тзпло-вое закаливание растений томата // Физиология растений. -1982. -Т.29. JM. -С.790-793.

14. Дроздов С.Н., 'Гитов А.Ф., Балдгурова К.И. Методика определения требований активно вегетирупцих растений к температурным условиям среды // Применение физиологических методов при оценке селекционного материала и моделировании новых сортов сельскохозяйственных культур. 4L, 1983. -С.149-153. .

15. Таланова В.В., Дроздов С.Н., Гитов А.Ф., Акимова Т.В. Де{ ствие и последействие экстремальных температур на дыхательную активность листьев Lycppersicon esculentua I Solanaceae ) // Вот. журнал. -I9d3. -Т.бЬ, Л6. -С.1073-1078.

16. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Критенко С.П., Таланова В.В.

О роли специфических и неспецифических реакций в процессах термо-а^дптации активно вегетирующих "растений // Физиология растений. .

17. Титов A.fi., Критенко С.П. Влияние хлорамфеникола на холодовое и тепловое закаливание растений на света и в темноте // Физиология и биохимия культ, растений. -1963.'-Т.15, №3. -С.245-249.

16. Титов А.Ф., Критенко С.П. Влишие цитокинина на терморезистентность проростков огурца и содержание пигментов в их листьях // Биол. науки. -19ЬЗ. -IUI. -С.69-73.

19. Дроздов С.Н., Курец В.К., Титов А.Ф. Терморезистентность активно вегетирующих растений. -Л.: Наука, 1984. -I&6 с.

20. Титов A.S. Молекулярно-генетические аспекты адаптации рас тений к низким температурам // Адаптация организмов к условиям Крайнего Севера. -Таллин, 1964. -C.I7I-I73.

21. Титов А.Ф., Акимова Т.В., Таланова В.В., Критенко С.П. Физиологическая адаптация огурцов и томатов к холоду и повышенным температурам // Физиология и Биохимия культ, растений. - 1984. -Т.16; то. -589-593.

22. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Шерудило Е.Г. Закономерности температурозависимого варьирования холодо- и теплоустойчивости проростков кукурузы и ячменя // С.-х. биология. -1984. -№12.

—С.21—23.

. 23. Титов А.Ф., Критенко С.П., Таланова В.В. Сравнительное изучение прямого и косвенного методов опенки холодо- и теплоустойчивости активно вегетирующих растений /7 Терморезистентность и продуктивность с.-х. растений. -Петрозаводск, 1984. -С.84-У2.

24. Титов А.Ф., Таланова В.В., Дроздов С.Н. Модификация процессов холодового и теплового, закаливания растений томата с помощью экзогенных ||итогормонов // Биол. науки. - 1984. -МО. -С.ь8-

25. Титов А.Ф., Критенко С.П. Роль транскрипционно-трансляпи-онной системы в механизмах адаптации пшеницы к холоду и теплу // Биол. науки. -1965. -Ж. -С.77-81.

26. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Таланова В.В., Критенко С.П. Влияние абсциэовой кислоты на устойчивость активно вегетирующих растений к низким и высоким температурам // Физиология растений. -1985. -Т.32, ]РЗ. -С.565-572.

27. Критенко С.П., Титов к'А., Новикова Г.В., Кулаева О.Н. Динамика РНК-полимеразной активности при адаптации растений к низким и высоким температурам и их реадаптации // Физиология растений. -1985. -Т.32, '?4. -С.715-723.

28. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Акимова Т.В., Таланова В.В. Реакция теплолюбивых растений на действие повшенных температур: динамика тепло- и холодоустойчивости // Яурнал общей биологии. -1986. -Т.47, '£3. -С.374-380.

29. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Критенко С.П., Таланова В.В., Шерудило Е.Г. Влияние цитокининов на холодо- и теплоустойчивость активно вегетирующих растений // Физиология и биохимия культ, растений. -1986. -Т.18, 51. -С.64-69.

30. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Таланова В.В., Акимова Т.В. Скорость тегшовсй адаптации как критерий оценки теплоустойчивости, сортов сои // С.-х. биология. -1986. ЧГ=4. -С.64-66.

■ 31. Титов А.Ф., Шерудило Е.Г. 0 механизмах устойчивости активно вегетирующих растений к низким и высоким температурам // Термоадаптация и продуктивность растений. -Петрозаводск, 1986.- -С.32-41.

32. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Таланова В.В., Акимова Т.В. О механизмах повышения теплоустойчивости растений при краткосрочном и длительном действии высоких температур // Физиология растений. -1987. —Т.34, .VI. -С. 173-178.

33. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Акимова Т.В., Таланова В.В. Исследование реакции растений сои на действие температуры. Границы температурных зон Г/ Физиология растений. -1987. -Т.34,- "2. -С.350-355.

34. Титов А.Ф., Дроздов С.Н., Таланова В.В., Акимова Т.В. Влияние актиномицина Д и циклогексимида на процесс адаптации сои к

высокой температуре // Физиология и биохимия культ, растений.

35. Титов А.Ф., Акимова Т.В., Крупнова И.В., Критенко С.П. Динамика теплоустойчивости при тепловой адаптации растений //Вли яние факторов среды и физиологически активных веществ на продуктивность и устойчивость растений. -Петрозаводск, 1988. -С.58-73.

36. Критенко С.П., Титов А.Ф., Шерудило Е.Г. Динамика компонентного состава растворимых белков при холодовой и тепловой адаг тации растений //Там же, -С.81-89.

37. Таланова В.В., Акимова Т.В., Титов А.Ф., Критенко С.П., Шерудило Е.Г. Раздельное и совместное влияние фиогормонов и ингибиторов белкового синтеза на холодо- и теплоустойчивость растений //Там же. - С.89-97.

38. Титов А.Ф., Таланова В.В., Акимова Т.В. Изменение теплоустойчивости проростков томата при комбинировании краткосрочных к длительных закалок //Физиология растений. -1988. -Т.35, №1. -С.

39. Дроздов С.Н., Титов А.Ф., Балагурова НЛ. Оценка термоадаптивного потенциала вегетирующих растений с помощью анализа их холодо- и теплоустойчивости ГГДиагностика устойчивости растений к с ссовым воздействиям (Методическое руководство), -л., 1988.

40. Титов А.Ф., Критенко С.П., Дроздов С.Н. Влияние ингибитс ров синтеза РНК и белка на формирование устойчивости при холодовс и тепловой закалках огурца в зависимости от срока их введения в растения 7/ Биол. науки. -1988. -»10. -С.82-85.

41. Критенко С.П., Титов А.Ф. Влияние абсцизовой кислоты и цитокинина нв биосинтез белка при холодовой и тепловой адаптации растений // Физиология растений (в печати).

42. Talanova V.V., Titov А.P., Drozdov S.K., Akimova Т.Т. Effect of temperature on the thermoresistonce and respiration of tomato leaves (Lycopersicon esculentuu Mill.) // Biochem. Physiol Pflanzen. -1983. -V.178, H8. rP.601-605.

43. Drozdov S.H., Titov A.P., Talanova V.V., Kritenko S.P., Sherudilo E.G., Akimova T.V. The effect of temperature on cold and heat resistance of growing plants. 1. Chilling-sensitive species // J. Exp. Bot. -1984. -V.35, H160. -P. 1595-1602.

44. Drozdov S.H., Titov A.P., Balagurova H.I., Kritenko S.P. The effect of temperature on cold and heat resistance of growing plants. II. Cold resistant species // J'. Exp. Bot. -1984. -V.35, H160. -P.1603-1608.

-c.

.-222.