Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Устойчивость хлебных злаков к неблагоприятным температурным факторам в их онтогенезе

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Устойчивость хлебных злаков к неблагоприятным температурным факторам в их онтогенезе"

На правах рукописи КИРИЧЕНКО Евгений Борисович

УСТОЙЧИВОСТЬ ХЛЕБНЫХ ЗЛАКОВ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ФАКТОРАМ В ИХ ОНТОГЕНЕЗЕ

03.00.12 — физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена в Лаборатории физиологии и биохимии растений Главного ботанического сада имени Н. В. Ци-цина РАН.

Официальные оппоненты: академик Российской академии наук, доктор биологических наук, профессор И. А. Тарчев-ский; академик Национальной академии наук Украины, доктор биологических наук, профессор Д. М. Гродзинский; доктор биологических наук, профессор Т. И. Трунова.

Ведущее учреждение — Биологический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Защита диссертации состоится . 1. . . 1996 г.

в . /.О часов на заседании диссертационного совета Д. 120.35.07 'по присуждению ученой степени доктора биологических наук в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке МСХА им. К. А. Тимирязева.

Автореферат разослан . . У/ и^он^. . . 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат биологических наук

и у А. С. Лосева

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Исследования закономерностей жизнедеятельности растений в их онтогенезе традиционно занимали центральное иесто в фитобиологии. Результаты этих исследований способствовали /глублению теории индивидуального развития, пониманию координации 5Ункций и интеграции метаболизма растительного организма, раскрытию его фотосинтетического и адаптационного потенциалов. Решению этих 1роблем в предшествующий период были посвящены работы многих исследователей (Курсанов, 1937, i960, 1976, 1984; Тарчевский, 1958, 1964, 1976, 1993; Мокроносов, 1981, 1988; Гродаинский, 1983; Варта-петян, 1985; Туманов, 1979; Трунова, 1979; Ермаков, 1978, 1992; Быков, 1987; Чайка, Решетников, 1992; Moyse, 1950, 1975, 1979; Champigny, Moyse, 1975, 1979; Sestak, 1984; Coudret, Ferron, 1981).

Озимые злаки - ведущие культуры в нашей стране. По своим физиологическим свойствам среди однолетних растений они занимают особое положение. Растения злаков в молодом возрасте требуют для осуществления жизненного цикла пониженных температур и относительного покоя в течение длительного времени. Природные условия в осенне-зимний период на территории, где в нашей стране возделываются хлебные злаки, в основном неблагоприятны. Поэтому разработка физиологических проблем зимостойкости злаков весьма актуальна (Туманов, 1979; Трунова, 1979; Красавцев, 1977; Рыбакова, 1992; Шевелуха, 1993).

В онтогенезе злаков имеются критические фазы на этапах их генеративного развития. В этот период сказывается действие пониженных и высоких температур, интенсивности света, недостатка или избытка влаги и элементов минерального питания. Углубление представлений о механизмах, определяющих экологическую пластичность растения на этапах генеративного морфогенеза, необходимо для управления формированием урожая высокого качества (Генкель, 1946, 1971, 1982; Дорохов, 1957; Сабинин, 1963; Поддубная-Арнольди, 1976; Батыгин, 1980; Евтич, 1981, 1986; Третьяков, 1986; Батыгина, 1987; Банникова, Хве-дынич, Кравец, 1991; Ермаков, 1992; Ковалева, 1994).

Наиболее важные результаты в развитии представлений о терыоре-зистентности злаков обусловлены исследованиями, которые были выполнены в контролируемых условиях (Трунова, 1979; Новицкая и сотр., 1983, 1986; Дроздов, Курец, Титов, 1984; Карасев, Нарлева, Боруах, Трунова, 1991). Вместе с тем, изменения экологической ситуации в последим! период, наметившаяся тенденция к потеплению климата вызвали- необходимость детального изучения устойчивости хлебных злаков

к неблагоприятным температурам в полевых условиях. В природной обстановке растения подвергаются одновременному действии всех внешних факторов, напряжение которых непрерывно меняется. Это требует от растения адекватных ответных реакций, динамического приспособления к- кратковременным и долговременным неблагоприятным воздействиям.

В этой связи в данной работе предусматривалось изучить ряд характеристик, отражающих изменения физиологического состояния растений хлебных злаков в посеве в осенне-зимне-весенний период и на этапах генеративного развития.

Цель и задачи исследований. Целью работы было изучение динамики ряда важнейших физиологических процессов, характеризующих состо-• яние хлебных ¿лаков на разных этапах онтогенеза в связи с их устойчивостью к неблагоприятным фактора» среды. Главное внимание было сосредоточено на анализе физиологических факторов, предопределяющих и обеспечивающих выживание растений разных сортов злаков в осен-не-зимне-весенний период и их жизнедеятельность на этапах генеративного развития. На этой основе предусматривалось углубить представление о терморезистентности растений злаков в условиях посева и физиологические критерии ее оценки.

Исходя из указанной цели, были поставлены следующие основные задачи:

1. Изучить шзрфо-физиологические особенности развивающихся генеративных органов и зерновок, их фотосинтетическую деятельность в связи с устойчивостью растений злаков к неблагоприятным факторам среды.

2. Изучить особенности прорастания зерновок и некоторые физиологические свойства молодых растений в зависимости от температурных условий, воздействовавших на растение в период его генеративного развития в предшествующем онтогенетическом цикле.

3. Изучить динамику некоторых физиологических характеристик хлебных злаков в осенне-зимне-весенний период в связи о их зимостойкостью.

4. Изучить особенности СОг-газообмена при холодовом стрессе у озимой пшеницы и тритикале.

Научная новизна. Развито представление о генеративных органах злаков - пыльниках, семезачатках и формирующихся зерновках,- как автогетеротрофных системах. Их специфичность обусловлена пространственной локализацией фртосинтезирующих тканей, и генеративных гетеротрофных структур. Установлено, что генеративные органы злаков ак-

тивно ассимилируют СОг и Солее устойчивы к действии неблагоприятных температур, чем листья-флаг. Показана возможная роль долговременного предопределения адаптационных перестроек жизненных функций в онтогенезе растения.

В условиях стабильной зимовки преимущество более зимостойких сортов выражается в большем сохранении фотосинтетического аппарата и быстром обеспечении фотосинтатами ростовых процессов в ранне-весенний период. В условиях зимовки с выпреванием листового аппарата ресурсы выживания растений зависят от регенерационной способности конусов нарастания и апикальных меристем узла кущения после возобновления вегетации.

Выявлена возможность сохранения или некоторого увеличения суточного баланса усвоения СОг молодыми растениями пшеницы и тритикале при резком снижении температуры от 20°С до 4°С. При возвращении растении после 24часового пребывания при температуре 4°С к температуре 20°С полного восстановления суточного баланса усвоения СОг не происходит; особенности восстановления суточного баланса СОг-газообмена при этом зависят от родовой специфики злаков.

Практическая значимость. Установленное явление автогетеротрофного функционирования генеративных органов у злаков открывает возможность идентификации растений, обладающих фотосинтетическим аппарате»« в генеративной сфере, и усиления его функций в процессе отбора.

Предложенный гистохимический метод анализа срезов конусов нарастания и узлов кущения, позволяющий оценивать их жизнеспособность в зимний период, применим для диагностики устойчивости озимых злаков к неблагоприятным факторам.

Выявленные особенности прорастания зерновок при температуре 4°С, физиологических свойств молодых растений, выращенных при 4°С до фазы 5 листьев, а- также изменении физиологического состояния листьев, конусов нарастания и узлов кущения в процессе зимовки растений разных сортов и гибридов могут служить критериями оценки те^ морезистентности хлебных злаков.

Полученные путем отбора по результатам физиологической оценки линии пшеницы от сортов «златого происхождения могут быть использованы в качестве скороспелых родительских форм при селекции тритикале.

Основные положенияг выносимые на защиту.

1. Генеративные оргагш злаков формируют высокоактивный специфический фотоаштеткческий аппарат, придавдкй их функциональной де-

- в -

ятельности автогетеротрофный характер, вотосинтетический аппарат генеративной сферы обладает более высокой терморезистентностью, чец таковой листьев верхнего яруса. Он выполняет важную роль в процессах налива зерновки, особенно при неблагоприятных условиях формирования урожая.

2. Пониженные температуры, воздействующие на растение в период формирования генеративных органов и зерновки предопределяют физиологические свойства молодого растения в последующем жизненном цикле,

3. Зимостойкие сорта злаков в условиях стабильной зимовки сохраняют в значительной мере свой фотосинтетический аппарат листьев, играющий существенную роль в процессах формирования вегетативных-органов в весенний период.

4. При холодовом стрессе растения злаков способны сохранять или в некоторой мере повышать уровень суточного баланса СОг~газообмена, вследствие понижения интенсивности дыхания.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации доложены на следующих научных конференциях: XII Международный ботанический конгресс, Ленинград, 1975; Всесоюзная конференция "Использование биофизических методов в генетико-селекционном эксперименте", Кишинев, 1977; Теоретическая конференция "Структура.науки и механизм возникновения нового знания", Обнинск, 1977; Советско-индийский симпозиум по эмбриологии растений, Ленинград, 1977; Первая республиканская конференция по электронной микроскопии, Кишинев, 1977; VI съезд ВБО, Кишинев, 1978; VII Всесоюзный симпозиум по эмбриологии растений, Киев, 1978; IV Всесоюзный симпозиум по применению электронной микроскопии в ботанических исследованиях, Рига, 1970; Всесоюзная конференция "Теоретическйе основы селекции интенсивных сортов зерновых культур, устойчивых к неблагоприятным факторам климата", Жодино, БССР, 1980; Заседание ученого совета ГБС АН СССР, 1980; Заседание научного семинара Университета Нови Сад, СФРЮ, 1980; Всесоюзное совещание по отдаленной гибридизации, Москва, 1981; IV съезд ВОГиС им.Н.И.Вавилова, Кишинев, 1982; XXI Международный конгресс по садоводству, Гамбург, ФРГ, 1982; Всесоюзная конференция, по теоретическим основам интродукции растении, Москва, 1983; Всесоюзная конференция "Применение физиологических методов в селекции растений", Кодино, 1983; XVI Конференция федерации европейских биохимических обществ, Москва, 1984; Всесоюзная.конференция "Задачи физиологии и биохимии растений в ботанических садах СССР", Звенигород, 1984; XII научно-координационное совещание

стран-членов СЭВ по фотосинтезу, Херцег Нови, СФРЮ, 1986; Научный семинар Университета Нови Сад, СФРЮ, 1986; Научный семинар Отдела физиологии и иммунитета растений ГБС АН СССР, 1987; Всесоюзный симпозиум "Фотосинтез и продукционный процесс", Саратов, 1989; Научный семинар Университета Клермон-Ферран II, Франция, 1990; Заседание Ученого Совета ВНИИССП, Мироновка, 1990; II съезд ВОФР, Минск, 1991; Международный симпозиум "Эмбриология и формирование семян", С.-Петербург, 1990; Отчетная конференция по ГНТП "Продовольствие", Москва, 1994; Заседание Ученого Совета ГЕС РАН, 1995; X Международный конгресс по фотосинтезу, Монпелье, Франция, 1995.

Публикация результатов исследования. Материалы диссертации отражены в 48 опубликованных работах общим объемом 370 страниц.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 300 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературных данных (I глава), описания условий проведения опытов, объектов и методов исследований (I глава), трех глав, посвященных рассмотрению и обсуждению результатов исследований, заключения, выводов и рекомендаций по использованию результатов работы в практике. Работа иллюстрирована 71 таблицей и 71 рисунком. Библиография включает 690 наименований, в том числе 358 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Экспериментальные работы были выполнены в полевых условиях и а контролируемых условиях фитотрона. Основные эксперименты выполне-вы яз. опытных участках Лаборатории физиологии и биохимии растений и Отдела отдаленной гибридизации Главного ботанического сада РАН в 1976-1996 гг. Почва - окультуренная дерновоподзолистая. Посев проводили .но .пару. Под основную обработку вносили органические удобрения из расчета 20 т/га. Соблюдали оптимзльный срок посева - 15-25 августа. Ошт закладывали в 3-4 повторностях, размер делянок 10 кв.«. Норма высева обеспечивала около 500 всходов на 1 кв.м. Перед уборкой с делянки брали 100 растений для анализа продукционных показателей.

Объекты исследования. В опытах .использовали отличающиеся продуктивностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам сорта и отдаленные гибриды злаков, относящиеся к родам, видам: Secale cerealе L.. Triticale, Tr.iUcym aestivum L., Triticum agropirotriticum Cicin, Hordeum vuleare ' и Zea mays L. Сортами - стандартам служили Мироновская 808, Безостая ;1 и Колубара. Основными объектами

исследовании были созданные в Отделе отдаленной гибридизации ГБС АН СССР сорта пшеницы M 706, Отрастающая 38, Истринка, Снегиревка, Снегиревская 8, ППГ 25, ППГ 224. Объектами изучения также были сорта ржи Старт, Гибридная 2, Кормовая 61, Утро и сорта тритикале АД 1585, АД 49 и КС 16. Использованы сорта озимой пвеннцы Новосадская ранняя 2, Партизанка, сорта яровой пшеницы Грекум 114 и Восток, ячменя Одесский 31, гибрид кукурузы Краснодарская 131.

Методы исследований. Опытный материал вегетативных и генеративных органов получали с учетом возраста, фазы онтогенеза и физиологического состояния растения. Углы куцения изолировали длиной 0,3 - 0,4 мм беа тканей стебля. Генеративные органы выделяли о учетом местоположения колосков в колосе и цветков в колоске.

Световую микроскопию применяли •щя анализа строения и идентификации фаа развития пыльников и семезачатков. Анализ и микросъемку проводили о помощью микроскопа Aoipleval. Электронные микрографии были получены при анализе ультратонких срезов на микроскопах JEM 7А и Philips ЕМ 301. Изучаемые объекты фиксировали по принятой методике, модифицированной применительно к особенностям генеративных органов (Luft, 1961; Reinolds, 1963; Horstos, 1972; toss, 1975). Выделение пластид листьев и генеративных органов проводила согласно описанному (Кириченко, 1980). Локализация) хдорсфнллсод&р-жащи тканей в микроспорангиях и завязях изучали на прижизношгых срезах посредством микросъемки. Гистохимический анализ состояния узлов кущения проводили на срезах по предложенной нша методика. Активность фотофосфорилироваиия изолированных хлороалаотов листьев определяли согласно Веграеуег (1963), а активность фотовосстсяоале-нил НАДФ определяли спектрофотометрачески согласно tfhatley et all. (1963). Активность восстановления KâFe(СН)е. ДХЕ1-0 и фотсфосфо-рилирования изолированными хлоропластаыи генеративных органов определяли согласно описанному (Аллаудин, Кренделева, Ниеовскаа, 19S3). Содержание хлорофиллов а и в и сумо* каротиноидоа определяли спвкт-рофотоыетрическн с использованием уравнений Rebellen (19&7) или Lichtenthaler и Uellburn (1933). Состав каротиноидов определяли согласно Hager, Meyer - Berthenrath (1966). Микрохроматографж» каротиноидов и липидов проводили согласно описанному (Кириченко, Гу-баидуллина, 1979). Общие липиды определяли согласно Bligh, Dayer (1959) в модификации Кейтса (1970). Газовую хроматографию жирных кислот проводили общепринятым методом с использованием хроматографов Perkin Elmer, модель 3920 Я Huwlett Packard, модель 7620А. Состав стабильных изотопов углерода-определяли с помощь!) масс-спзктро-

метра СН-7 (Varían). Интенсивность СОг-газообмена надземной части растении определяли согласно (Ooudret, Yelsselr, 1989) в замкнутой камере в непрерывном токе воздуха (120 л/чао) при концентрации СОг 340 ррм о использованием инфракрасного анализатора АДС (Analítica! Development Company, England). Интенсивность фотоасоимиляции СОг пыльниками, зерновками и лнстыгми-флаг определяли радиометрическим методом при концентрации СОг 0.1Z (Чернядьев, Шриедрих' и др., 1984). Определение активности РВ®- и ФШ-карбоксилаа проводили согласно описанному (Чернядьев и сотр., 1975). Количество хлоропластов в клетках определяли по методу Detchon.Possingham (1976). Морозоустойчивость растений, выращенных в сосудах емкость» 5 кг почвы, определяли после закаливания в естественных условиях. Промораживание проводили при -1Б°С в течение 30 ила 40 часов. Зимостойкость растении в полевых опытах определяли методом прямой оценки. Анализ продуктивности сортов проводили по принятым в селекционной практике показателям. Статистическую обработку проводили по В.Ю.Урбаху (197Б), Г.Н.Зайцеву (1984).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗМЕНЕНИЕ ИШОЛОГИЧЕСХИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ЭКОРЕЗИСТЕНТИОСТИ РАСТЕНИЙ ЗЛАКОВ НА ОСНОВНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА.

Прежде всбго рассмотрены результаты исследований физиологических особенностей генеративного развития злаков и фотссинтетической деятельности их генеративных органов. Это связано с тей, что обрат аоваяве зиготы и ее превращение в зерновку является первичным, шш-чззш этапе« сатогонэза растения.

J. «ЗТОСИНТЕТИЧЕЕОЙ АППАРАТ ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ И ЗЕРНОВОК: ©УНХЦЖиЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ И ТЕЯЛРЕЗИСТтТНОСТЬ.

К началу этой работы считалось, что генеративные органы злаков валяются гетеротрофвька. Это представление остается справедливым для больвкнетаа семейств. Наш исследования показали, что развитие генеративных органов сопровождается становлением их собственного Оотосинтетического аппарата. Выбор методических .подходов и физиологических характеристик, определявшихся в нижеописанных исследовани-йх, был подчинен ревешга грех основных вопросов: 1) Как формируется собственный фотоскнтетичеснгй аппарат ыикроспорангиев, семезачатков И зерновок? 2) Кгкозы осо5ге::сста фотосинтэткческого аппарата генеративных « еегстат!св1ых eprsüoa? 3) способстауе? ля" фзтосингептчес-кез деятельность гекератиаасй сферы пезаюгкгя терморезистентвости

растения?

1.1. Локализация хлорофиллоносных тканей и удьтраструктурэ пластид. Анализ с помощью световой и электронной микроскопии показал, что клетки всех тканей стенки микроспорангия пшеницы (эпидермис, эндо-теций, промежуточный слой и тапетум) содержат много пластид. Они также локализованы в микроспороцитах, а затем в микроспорах и во всех трех клетках пыльцы. Эндотеций - основная фотосинтетическая ткань стенки микроспорангия. Клетка эндотеция в ранней профазе ме-йоза содержала 24-25 хлоропластов, а на стадии двуклеточной пыльцы - 40-61 хлоропласт. В фазе одноклеточной микроспоры клетки имели фиброзное утолщение с "протуберанцами", ориентированными внутрь, клетки. Хлоропласты линзовидной формы часто были локализованы в углублениях, образуемых "протуберанцами". Зрелые хлоропласты были выявлены в клетках стенки микроспорангиев, начиная от ранней профазы мейоза и до стадии трехклеточной пыльцы. Они обладали развитой системой гран: в ранней профазе мейоза граны имели 3-7 тилакоидов, а на стадии двуклеточной пыльцы - до 18. Старение микроспорангиев сопровождалось дезинтеграцией пластид в клетках стенки. В клетке эпидермиса содержалось 9-16 пластид. В фазе микроспорогенеза пластида имела 2-4 концентрических тилакоида. Промежуточный слой и тапетум функционировали непродолжительный период, затем эти ткани и содержимое их пластид использовалось для формирования оболочек пыльцевых зерен.

Нуцелдус в халазальной части семяпочки у изученных злаков имел 10-12 слоев клеток. Анализ прижизненных срезов в световом микроскопе позволил установить, что хлоропласты были локализованы & клетках нуцеллуса, окружающих зародышевый мешок. • Хлоропласты со сформированными гранами были выявлены в клетках нуцеллуса семяпочки на стадии зрелого зародышевого мешка. В перикарпии формирующейся зерновки были выявлены два типа клеток, содержащих хлоропласты. В клетках I типа содержалось 55-65 хлоропластов, в клетках II типа - 140-170 хлоропластов. Клетки отличалиоь по форме и толщине оболочек. Хлоропласты перикарпия обладали развитыми гранами.

Генеративные органы на начальном этапе развития были гетеротрофными. В дальнейшем они становились автогетеротрофными. Но объем автотрофных тканей по сравнению с гетеротрофными был незначителен: в микроспорангиях он достигал 15-20Х, а в формирующихся зерновках до 10-157..

1.2. Пигментная система. Содержание хлорофилла и каротиноидов в ге-

неративных органах и аерновках было ниже, чем в листьях-флаг (табл.1). Это обуславливалось тем, что доля хлорофиллоносных тканей в биомассе генеративных органов была невысокой. Концентрация Ххоро-филлов в г сухой массы в пыльниках возрастала до фазы гаметогевеза, в семяпочках - до фазы предэародыпа, а в формирующихся аерновках до 14-16 дня после опыления. У позднеспелых сортов пшенивд (К 706, Отрастающая. 38) содержание хлорофилла в г сухой кассы зерновок возрастало до 20-25 дня после опыления. Концентрация хлорофилла на разных фазах развития пыльников зависела от генотипических особенностей рода (вида) и сорта: у ржи и пшеницы содержание хлорофилла достигало высокого уровня уже а профазе мейоза, у ячменя. - в фазе двуклеточной пыльцы. Содержание зеленых пигментов в пыльниках злаков изменялось в течение суток. В процессе роста генеративных органов и накопления в них биомассы содержание хлорофилла в одном пыльнике последовательно возрастало до фазы трехклеточной пыльцы, в одной семяпочке - до фазы предзародыша, в одной зерновке - до 13-14 дня после опыления. Содержание каротнноидов в одном пыльнике возрастало до фазы трехклеточлси пыльцы» в одной семяпочке - до фазы предзародыша, в одной зерковке - до фазы молочно-восковой спелости.

Характерной особенностью генеративных органов злаков являлось низкое отношение хлорофилл а/хлорофилл Ь. У пыльников, сеиеаачатков и формирующихся зерновок это отношение варьировало от 0,90 до 2,90.

Таблица 1. Характеристика пигментного аппарата хлорооластов пыльников и перикарпия зерновок пшеницы и ржи.

Сорт Орган, фзза развития содержание хлорофиллов (а + Ь) иг/г абс.сух. массы хлорофилл а хлорофилл Ь хлорофилл Р?00

Мироновская 808 пыль ник(одноядерная микроспора) перикарпии формирующейся зерновки (14 дней после опыления) лист-флаг (возраст 16 дней) 1,28±0,10 2,19±0,09 3,7540,29 1,9910,99 2,18«), 07 2,8640.13 398427 . 313423 280419

Старт пыльники (одноядерная иикроспо-ра) * лист-флаг (возраст 16 дней) 1,14+0,21 3,32±0,23 1,7940.14 2,7740,22 334424 300420

Значение этого показателя у исследованных объектов зависело от генотипических особенностей сорта, возраста генеративных органов и внешних условий. Изолированные хлоропласты пыльников пшеницы имели более высокое отношение хлорофиллы/Р700. чем хлоропласты листь-вв-фдаг. Исходя из этих данных можно заключить, что в генеративных органах формировались хлоропласты "теневого типа", тилакоиды которых были обогащены реакционными центрами вС II, по сравнению с ФС I.

Состав каротиноидов генеративных органов отличался от их состава в листьях. Каротины в пыльниках и семяпочках были представлены в основном а-каротином, а в хлоропластах листьев - В-каротином. В развивающихся генеративных органах последовательно снижалось отно-' шение ксантофиллы/каротины. В генеративных органах и пыльце выявлено до 107. зеаксантина, содержание которого в листьях незначительное. 1.3. Содержание липидов и их жирнокислотный состав в развивающихся генеративных органах. Исследования обмена липидов в генеративных органах представляли существенный интерес в связи с выяснением особенностей физиологического состояния растений злаков при осуществлении спорогенеза, гаметогенеаа, зиготогенеэа, э'мбриоген.еэа и эндоспермогенеза. В результате исследования пыльников и семезачатков пшеницы, ржи и кукурузы было показано, что содержание суммы липидов в генеративных органах варьирует в широких пределах и может превышать их содержание в листьях (табл. 2). Реализация генеративных процессов в развивающихся пыльниках и семезачатках сопровождалась значительными изменениями содержания липидов на единицу веса, вместе с тем содержание липидов в одном пыльнике и одном семезачат-ке последовательно возрастало и лишь на этапе старения падало. Раз-

Таблица 2. Содержание липидов в генеративных органах и листьях-флаг хлебных злаков (мг/г абс. сухой массы).

Сорт пыльники семезачатки лист-флаг (возраст 12 дней)

ранняя профаза мейоза двукле-точная гплппр фаза макроспоры зрелый зародышевый мешок (до опыления) 72 часа после опыления

Старт 88 93 72 79 74 82

АД 1585 95 86 152 118 112 109

Мироновская 808 160 189 88 83 81 115

Колубара 118 121 79 85 73 98

Стандартное отклонение не превышало 5Х от среднеарифметической величины.

Таблица 3. Состав жирных кислот липидов пыльников и завязей пшеницы^).

жирные кислоты пыльники семезачатки

ранняя профаза мейоза двукле-точная тлился фаза макроспоры зрелый, / зародышевый мешок

Св:0 0.57 0.40 0 0.20

Сю: 0 0.16 0.52 0 " следы

Ci2:0 4.51 2.38 1.13 1.86

Ci4:0 17.35 5.12 0.10 0.70

Ci4:l следы 0.71 0 0

Ci6:0 30.07 14.77 44.77 30.64

Ci6:l следы 0.63 следы следы

Ci6:2 следы 2.60 следы следы

Ci6:3 следы 5.70 следы 4.01

Ci8:0 4.29 1.96 2.03 11.85

Cl8:l 6.50 8.90 23.50 15.62

Cl8:2 12.93 20.08 24.46 25.82

c18: 3 13.22 25.03 4.02 8.03

C20: 0 3.95 4.86 следы 1.49

^20: 3 4.08 8.79 0 следы

Стандартное отклонение не повышало 5Z от среднеарифыетической величины.

витие генеративных органоз сопровождалось иаиенениеы соотношения активности биосинтеза и распада липидов. Это, в свою очередь, изменяло состав липидов в развивающихся пыльниках и семеэачатках. Изменения соотношения структурных и нейтральных липидов сопровождалось изменениями жирнокислотного состава общих липидов генеративных органов.

При анализе состава жирных кислот липидов генеративных органов злаков было идентифицировано 20 жирных кислот. Из них в пыльниках и семеэачатках исследованных видов злаков (пшеница, ячмень, кукуруза) в значимых количествах содержалось 16 жирных кислот (табл. 3). Основными жирными кислотами являлись пальмитиновая, олеиновая, лино-левая и линоленовая. Пыльники отличаюсь более высоким содержанием линоленовой кислоты (>251) по сравнению с семезачатками (1-8Z). Относительное содержание линоленовой кислоты в липвдах семезачатков и, особенно, пыльников возрастало в процессе их развития,.что отражало, по-видимому, трансформацию пропластид в хлоропласта и повышение доли автотрофных тканей в фотосинтезирупцих генеративных орга- . нах. Вместе с тем возрастало содержание Cie:3. что уожет указывать на увеличение доли Дз~trans-гексадеценовой кислоты в составе жирных кислот липидов хлоропластов.

1.4. Активность первичных процессов энергообмена в хлоропластах генеративных органов. Исследования функциональной активности изолированных хлоропластов генеративных органов представляют исключительные трудности в связи с инактивацией их функции в процессе выделения. Разобщение фотохимического аппарата у этих хлоропластов

Таблица 4. Фотохимическая активность хлоропластов пыльников и перикарпия зерновок пшеницы и тритикале (мюмыг хл /мин-1)

Сорт Орган восстановление ДХФИФ восстановление КзРе(СМ)6 фотофосфорилирование С ОМС ме+2- зависимая АТФаза -

+КН4С1 -ЫН4С1

Мироновская 808 пыльники (одноядерная микроспора) перикарпий (с 14 дней после опыления) лист-флаг(возраст 16 дней) 1,04 1,09 2,18 1,92 2,35 3,02 2,62 3,29 6,19 1,21 1,68 5,81 о,78 1,86 5,56

Старт пыльники (одноядерная микроспора) лист-флаг(возраст 16 дней) 2,33 2,38 Б,23 2,82 5,72 8,54 0,00 5,85 7,05 1,99

Стандартное отклонение не превышало 5Х от среднеарифметической величины.

происходит в большей степени, чем у хлоропластов листьев (табл.4). В результате выполненных исследовании установлено, что хлоропласты пьиьников и перикарпия осуществляют активный электронный транспорт и фотофосфорилирование. Хлоропласты пыльников обладают более высокой активностью АТФаз, чем хлоропласты листьев. Эти различия более выражены у хлоропластов ржи, чем у хлоропластов пшеницы. 1.5. Интенсивность фотоассимиляции СО?, генеративными органами. Интенсивность фотоассимиляции 14С0г определяли на высечках листьев-флаг и отделенных от колоса пыльниках и зерновках в 3х повтор-ностях в камере, плавающей над ртутью при 75 Вт.м2, температуре 23°С, концентрации 14С0г О.IX в течение 10 сек (Чернядьев, Доман, 1981). Пыльники и формирующиеся зерновки злаков проявляли высокую активность фотоассимиляции СОг. Уровень фотосинтетической

активности пыльников у пшеницы, ржи и тритикале составлял 20-807., а формирующихся зерновок (через 10-16 дней после опыления) - 10-30Х

от уровня фотосинтетической активности листьев-флаг. Интенсивность фотосинтеза, выраженная в мг СОг на иг хлорофилла в час в пыльниках была в 3-5 раз, а при определенных условиях - в 20 раз выше, чем в листьях-флаг. В фазе одноклеточной микроспоры активность фиксации СОг пыльниками пшеницы была на 20-252, а в фазе двуклеточной пыльцы на 10-15Z выше, чем в профазе мейозв. Интенсивность фотосинтеза в формирующихся зерновках была в 1,5-3 раза выше, чем в листьях-флаг. Интенсивность фиксации СОг пыльниками и зерновками зависела от генотипа сорта, возраста органов и предопределялась внешними условиями, воздействовавшими на растение в предшествующий эксперименту период. Это заключение основано на результатах многолетних исследовании (19В5-1996 гг.), полученных при анализе фотосинтетической активности генеративных органов и зерновок растении злаков, выращенных в естественных условиях. В анализах был использован опытный материал нескольких сортов пшеницы, ржи и тритикале. Наряду с фотоассимиляцией СОг атмосферы хлорофиллоносные ткани пыльников, семяпочек и зерновок, по-видимому, рефиксируют СОг, которая образуется в гетеротрофных тканкх этих органов при дыхании.

При длительном действии неблагоприятных факторов среды роль фотосинтетического аппарата генеративных органов в усвоении растением СОг атмосферы возрастала. В I декаде июня 1985 г., характеризовавшейся высокой температурой, сухостью воздуха и высокой интенсивностью солнечной радиации, активность фотосинтеза листьев-флаг и листьев N 2 у ржи Старт и Кормовая 61 была низкой (7-9 иг СО^/г сырой массы/час). Активность фотосинтеза в пыльниках (профаза мейоза) составляла 50-90Х от активности фотосинтеза в листьях. В III декаде июня в результате длительного действия повышенной влажности и умеренной температуры листья и генеративные органы приобрели способность интенсивно ассимилировать СОг. но уровень фотосинтеткческой активности в пыльниках составлял 15-35Х, а в формирующихся зерновках (через 16 дней после опыления) 10-15Z от активности листьев.

Представляло интерес изучить, как сказывается кратковременное (20 мин и 120 мин) действие неблагоприятных температур (2°С и 50°С) на активность фотосинтеза генеративных органов и зерновок злаков. В результате многолетних исследований установлено, что при предварительной обработке пониженной и высокой температурой активность фотоассимиляции СО2 листьями, пыльниками и зерновками снижается, но в разной степени. Реакция листьев и генеративных органов на действие температуры 2°С а 50°С зависела от генотипических особенностей сор-

Таблица 5. Влияние предварительного воздействия неблагоприятных температур на интенсивность фотоассимиляции СОг пыльниками, формирующимися зерновками и листом-флаг пшеницы (сорт Мироновская 808)

Орган мг СОг * мг хлорофилла * час

23°С контроль 50°С 20 мин 2°С 20 мин

пыльники лист-флаг 71.3+6.7 32.613.8 45.5+3.9 16.4+2.3 63.2+4.8 23.3+1.9

формирующиеся зерновки лист-флаг 82.5±8.0 5.6±0.4 55.9+4.7 2.6+0.9 65.9+5.1 3.7+0.3

та, возраста органов и внешних условий, воздействовавших на растение в предшествующий опыту период. 'Влияние предварительного воздействия неблагоприятных температур на активность фиксации СОг пыльниками, зерновками и листьями-фдаг на примере Мироновской 808 представлено в таблице Б.

Исходя из полученных данных,представляется правомерным оценивать термоустойчивость сортов хлебных злаков по реакции на высокие и пониженные температуры не только фотосинтетического аппарата листьев, но и генеративных органов.

1.6. Активность карбоксидирующих ферментов в генеративных органах. В листьях-фдаг изучавшихся сортов пшеницы, ржи и тритикале проявлялась высокая активность ключевого фотосинтетического фермента -РБФ-карбоксилазы, которая была на порядок выше, чем активность ФЕП-карбоксилазы. Пыльники, семеаачатки и формирующиеся зерновки также проявляли относительно высокую активность РВФ-карбоксилагы. Выраженная в мкм/г сырой биомассы в 1 мин, активность РБФ-карбокси-лаэы в пыльниках 'пшеницы составляла около 207. от ее активности в листьях-флаг и более 10Z в формирующихся зерновках. В пыльниках ржи и тритикале активность этого фермента составляла около 81 от активности в листьях-флаг. В зерновках ржи активность РБФ-карбоксилазы достигала 15-20Х от ее активности в листьях-флаг. Активность ФЕП-карбоксилазы в вегетативных и генеративных органах ржи и тритикале была .практически одинаковой. Пыльники пшеницу обладали в 2,5 'раза более высокой активностью этого фермента по сравнению с листь-ями-флаг. Активность ФЕП-карбоксилазы в формирующихся зерновках пшеницы была также несколько выше, чем в листьях-флаг. В большинстве случаев в пыльникэх и формирующихся зерновках злаков активность ФЕП-карбоксилрэы была выше, чем активность РБФ-карбоксилаэы.

Определение активности ферментов фотосинтеза в вегетативных и генеративных органах злаков (в мкм/мг хлорофилла в 1 мин) показало, что у всех изученных объектов активность РБФ- и ФЕП-карбоксилаа в генеративных органах была значительно выше, чем в листьях-флаг (табл.6). Уровень активности ФЕП-карбоксилазы в пыльниках, ремеэа-чатках и формирующихся зерновках указывал на возможность интенсивной темновой фиксации СОг в этих органах.

Кратковременное (20 мин) повышение температуры (50°С) не оказывало существенного влияния на активность ФЕП-карбоксилазы и лишь на 8-10Х снижало активность РБФ-карбоксилазы (табл.7). Однако длительное (2 ч) воздействие высокой температуры значительно ингибиро-вало активность обоих ферментов как в листьях, так и в формирующихся зерновках тритикале. Активность РБФ-карбоксилазы в зерновках (12 суток после опыления), выраженная на единицу хлорофилла, была в 3 раза выше, чем в листьях-флаг. Следует подчеркнуть, что в зерновках эти ферменты обладали более высокой термоустойчивостью, чем в листьях-флаг. При длительном воздействии высокой температуры снижение активности ФЕП-карбокоилазы было более значительным, чем РБФ-карбоксилазы. Снижение активности ФЕП-карбоксилазы в листе-флаг, индуцированное тепловым стрессом, было более значительным, чем в зерновках.

Таблица 6. Активность РБФ-карбоксилазы и ФЕП-карбоксилазы в листьях-флаг и генеративных органах хлебных злаков

Сорт и орган РБФ-карбоксилаза ФЕП-карбоксилазз

А Б А Б

Пшеница М 706 лист-флаг пыльники формирующиеся зерновки 5,1±0,12 0,4±0,09 0,9±0,04 2,35+0,19 0,93±0,07 5,45+0,44 0,5+0,03 0,6+0,08 0,6+0,05 0,23+0,02 1,39+0,10 5,45+0,38

Рожь Кормовая 61 лист-флаг пыльники формирующиеся зерновки 5,0±0,04 0,4±0,04 0,6+0,08 2,76+0,22 1,60+0,13 9,52+0,76 0,9+0,06 1,0+0,10 0,7+0,05 0,49+0,03 4,00+0,33 11,11+0,77

Тритикале АД 49 лист-флаг завязи (до опыления) пыльники формирующиеся зерновки 7,0+0,16 0,1+0,04 0,5+0,07 1,0+0,12 2,43+0,19 1,82+0,15 1,84+0,15 9,09+0,73 0,8+0,06 1,0+0,08 0,8+0,05 0,9+0,03 0,28+0,02 9,09+0,64 2,96+0,21 8,18+0,57

Примечание: А - мкм*г"1сыр.биомассы*Ш1н~1, Б - мкм*ыг~1хлорофидла*мин~1

Таблиц 7. Влияние предварительного воздействия на растения высокой (50°С) температуры на активность карбоксилируюцих ферментов в листьях и зерновках тритикале АД 49

Орган Продолжительность воздействия, мин FKD- карбокоилаза ФЕИ- карбокоилаза

мкм*г-1сыр. биомассы* мин-1 X К контролю мкм*г-1сыр. биомассы* мин-1 X К контролю

Лист-флаг 0 . 20 120 9,7+0,99 8,8±0,41 6,0±0,56 100 90.7 60.8 0,9+0,05 0,9±0,05 0,6±0,03 100 100 55,5

Зерновки 0 20 120 1,2+0,08 1,1+0,08 0,9+0,09 100 91.7 81.8 1,2+0,06 1,2+0,06 0,8+0,10 100 100 "2,7

Таким образом, особенности реакции на действие высокой темпе-, ратуры могут свидетельствовать о различной устойчивости фотосинтетического аппарата листьев верхнего яруса, пыльников и формирующихся зерновок злаков к неблагоприятным факторам.

1-7. Состав изотопов углерода (1ЭС/12С) в генеративных органах. С целью определения типов фотосинтетического метаболизма в хлоропластах генеративных органов Сз~ и Сд- растений был выполнен анализ состава'стабильных изотопов углерода (1ЭС/12С) в вегетативных и генеративных органах пшеницы, ячменя и кукурузы. Необходимость выполнения этого исследования была связана с тем, что НатОим и Доффуо (ЫиЬЬеаш, ШГГиэ, 1976) пришли к заключению об осуществлении фотосинтетического метаболизма углерода в перикарпии зерновок ячменя (Сз- растения) согласно механизму Сд- растений.

Изучение морфологических и ультраструктурных характеристик хлоропластов в пыльниках, семезачатках и зерновках ячменя и пшенивд (Сз- растений) и пыльниках кукурузы (С4- растение) показало, что у обоих типов растении формируются хлоропласта гранального типа. Для идентификации типа фотосинтетического аппарата хлоропластов было определено соотношение стабильных изотопов углерода (13С/12С). Известно, что- их состав в листьях Сз- и Сд-разтений принципиально различен и равен соответственно -20 г -ЗОХо и -7 т -10Хо. Ввиду этого и возникла целесообразность выполнения сравнительного анализа у выбранных трех объектов, в том числе у кукурузы. Анализ показал, что соотношение 13с/12с в генеративных органах и листьях каждого из

Таблица 8. Соотношение стабильных изотопов углерода (13С/12С) в вегетативных и генеративных органах злаков (в 7.0).

Тип растения пыльники семяпочки формирующиеся зерновки

ранняя профаза мейоза двукле- точная пыльца зрелый зародышевый мешок (до опыления) фаза предэа-родыша

Объект листья (16 дней после опыления)

Пшеница Ячмень Кукуруза Сз Сз с4 -27,6 -24,8 -10,6 -27,2 -29,5 -10,9 -26,2 -22,3 "8,9 -25,2 -22,4 -8,9 -24,4 -23,8 -9,4 -29,3 -24,3 -8,0

* Стандартное отклонение не превышало 5Х от среднеарифметической величины.

видов Сэ" и С4- растений аналогично и укладывается в диапазон состава стабильных изотопов углерода, характерный для этих двух типов фотосинтетического метаболизма (табл.8).

Таким образом, эти результаты, а также данные об активности карбоксилирующих ферментов в генеративных органах не подтвердили представление Натбима и Доффуса (ЫиЬЬеаш, ОиГГиз, 1976) о том, что в перикарпии зерновок Сз~ растений фотосинтетический метаболизм углерода осуществляется согласно механизму С4- растений. Вместе с тем, и у Сэ-, и у С4- растений проявлялись некоторые особенности состава изотопов углерода в генеративных органах по сравнению с листьями.

1.8. Наследуемость признаков фотосинтетического аппарата генеративных органов. Механизм передачи пластидной наследственности при ре-комбинативном синтезе новых форм злаков изучен недостаточно. Значимость этой проблемы определяется тем, что наследование пластома у пшеницы обеспечивается по материнской линии, а у ржи - двуродитель-ским наследованием. У межродового гибрида тритикале единый пластом может обладать большей генетической емкостью по сравнению с родительскими формами (пшеницей и рожью) и специфическими особенностями ядерно-пластидных взаимодействий в клетках вегетативных и гене! 1-тивных органов.

Не располагая опытным материалом триад первичных тритикале, мы изучили особенности количественного содержания пигментов в пыльниках и формирующихся эерновках, а также активность фотоассимиляции ими СОг У исходных форм и гибридов ?г яровых и озимых тритикале. Было показано, что у гибридов по сравнению с исходными формами значительно повышалось содержание хлорофиллов а и Ь как в листе-флаг,

так и в генеративных органах. Интенсивность фотосинтетической ассимиляции СОг в развивающихся пыльниках и формирующихся верновках была вине у гибридов по сравнению о исходными формами и составляла до 901 от активности листа-флаг. Полученные результаты свидетельствовали в пользу того, что в результате гибридизации у новых форм злаков могут быть усилены потенциальные возможности фотосинтетического аппарата генеративных органов (Кириченко, Мартынов, 1993; Мартынов, 1993). Это было подтверждено данными о содержании пигментов в генеративных органах пыреев и сортов многолетней пшеницы, а также данными об активности первичных процессов знергообмена в хлоропластах тритикале и гсзеницы (Кириченко, Мурзаева, Хуоаинов, 1980, 1984).

Таким образом, установлено, что микроспорангии, оемезачатки и формирующиеся зерновки хлебных злаков обладают собственным фотосинтетическим аппаратом. Хлоропласта этих органов по активности фотоассимиляции СОг относятся к фотосинтетическим органеплям интенсивного типа. Фотосинтетичеокая функция микроопорангиев и завязей может способствовать образованно жизнеспособных, функционально активных пыльцевых верен, центральной клетки и яйцеклетки и тем самым предопределять эффективность акта двойного оплодотворения и зигото-генеза. Фотосинтетическая функция перикарпия опособотвует развитию зародыша, наливу зерновки и, в конечном итоге, формированию урожая высокого качества. Фотосинтетический аппарат генеративных органов по сравнению о таковым листьев имеет специфические особенности, и они проявляются в его адаптационных свойствах.

II. ПРОРАСТАНИЕ ЗЕРНОВКИ И РОСТ ПЕРВЫХ ЛИСТЬЕВ: ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ. ВОЗДЕЙСТВОВАВШЕЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗЕРНОВКИ.

Исследования терморезистентности злаков на 'стадии прорастания зерновки и на последующих фазах развития растения до срх пор' проводились путем анализа непосредственного действия температуры на'физиологическое состояние растения и дальнейшего влияния этого воздействия на его жизнедеятельность (Трунова, 1979; Новицкая и сотр., 1983, 1986; Хохлова, 1984; Титов, 1989; Berry, BJorkman, 1980; Huner, 1986; Dereuddre, Gazeau, 1985). Вместе с тем, большое значение имеет выяснение роли температурных воздействий, шевких- место в предшествующий период, на терморезиотентность растения. Особый mi-терес представлял вопроо о предопределяющем последействии ."температур, воздействовавших на растение в период его генеративного развития и согревания зерновки, на проявление свойств терморезиотентнос

ти у молодых растении в последующем онтогенетическом цикле.

В серии опытов было показано, что ответ на этот вопрос может Сыть получен путем сравнения особенностей прорастания зерновок при температуре +4° - +5°С. Это обусловлено тем, что никаких особенностей прорастания зерновок (не только сходных по своей пластичности, но и контрастных сортов) при оптимальной температуре (20-24°С) не было выявлено. Основная часть зерновок (до 90-98Z) прорастала в течение 2-3 суток после их замачивания. При проращивании зерновок равных сортов злаков при +4°С проявилась зависимость активности прорастания от холодостойкости изученных объектов. Зерновки рта Старт, тритикале АД 49 и пшеницы Мироновская 808 прорастали интенсивнее; 85-98Х зерновок проросли на 10й-12й день после набухания. Зерновки теплолюбивых сортов пшеницы южного происхождения (Безостая 1, Новосадская ранняя 2 и 3, Колубара, Югославия) при 4°С прорастали медленнее, чем зерновки выше перечисленных сортов. Количество проросших семян га двухнедельный период было значительно меньший. Часть зерновок была совсем неспособной прорасти при 4°С.

В серии опытов, выполненных в 1980-83 гг., сравнивалась активность прорастания зерновок отличающихся по экорезистентности сортов пшеницы, полученных ив общей исходной популяции семян, но выращенных в разных эколого-географических регионах (Московская область, Крым и Юг Молдавии). Внешние условия, воздействовавшие на формирование зерновок в предшествующем онтогенетическом цикле, предопределили энергию их прорастания в режиме пониженной температуры. Зерновки северной репродукции отличались более высокой активностью прорастания при 4°С, чем зерновки южной репродукции. При этом снижение активности прорастания было более сильным у зерновок сорта Безостая 1 по сравнению о Мироновской 808. Этот результат был обусловлен предопределяющей ролью многих внешних факторов.

Исходя из этого, был выполнен эксперимент, предусматривавший более точное выяснение роли температурного фактора, воздействовавшего на раотение при формировании зерновки в предопределен.^ физиологических свойств молодого растения в последующем онтогенетическом цикле. Работу выполняли совместно с сотрудниками Института биологии клетки и генетической инженерии АН Украины.

Для этого опыта использовали растения двух отличающихся экоре-зистенгностью сортов пшеницы Мироновская 608 и Кошутка. Второй сорт был выведен в Болгарии и характеризовался более низкой зимостойкостью, чем Мироновская 808. Опытные растения выращивали до фазы

цветения в вегетационных сосудах при оптимальных условиях в камерах искусственного климата ВКШ-73 фитотрона Мироновского НИИ ССП им.В.Н.Ремесло. Продолжительность фотопериода и темнового периода 16 ч/8 ч, влажность почвы - 50/60Х от полной влагоемкости, интенсивность освещения - 120 Вт.м-2. В контроле растения от начала цветения до полной зрелости выращивали при температуре 18°С в фотопериоде и 1б°С в темновом периоде. В опытном варианте растения выращивали при 10°С в фотопериоде и 8°С в темновом периоде. Сравнение темпов эмбриогенеза и эндоспермогенеза, выполненное путем ежедневного микроскопического анализа в течение 40 суток после опыления позволило установить, что пониженная температура вызвала снижение-темпа пролиферации, задержку роста и дифференциации, в некоторых случаях - нарушение нормальной структуры формирующихся зародыша и эндосперма. Сортовая специфика проявилась в смещении максимума скорости и продолжительности роста зародыша и эндосперма, начала дифференциации зародыша. Наибольшему влиянии пониженной температуры был подвержен ранний эмбриогенез, рост глобулярного зародыша на стадии 100-200 клеток, в меньшей степени - зародыша на стадии заложения меристемы почечки и корня и, затем, перед дифференциацией 2го листа почечки. Адаптация к пониженной температуре происходила в период позднего эмбриогенеза. На этом этапе пониженная температура оказывала стимулирующее действие, удлиняя период роста и формирования зародыша (Кравец, Банникова, Колючая, Кириченко, Батыгин, 1996).

Сравнение активности прорастания при 20°С и 4°С "зерновок Мироновской 808 и Кошутки, сформировавшихся при температуре 18/16°С и 10/8°С показало, что прорастание зерновок при 20°С происходило в течение 55-70 часов без морфологических различий в зависимости от уровня температуры, поддерживавшейся в период их формирования. Прорастание при 4°С было более активным у зерновок, сформировавшихся в режиме пониженной температуры. Зерновки, сформировавшиеся при 18/16°С и 10/8°С были выращены до фазы 5 листьев при температуре 20°С и 4°С. Характеристика растений этих вариантов опыта (табл.9) показала, что из зерновок, сформировавшихся при температуре 10/8°С и выращенных в температурном режиме 4°С до фазы 5 листьев, формировались растения, в значительной степени отличавшиеся по морфологическим и физиологическим показателям и, возможно, по холодостойкости от растений, полученных из зерновок, сформировавшихся при нормальной температура.

Таким образом, эти данные показали, что пониженные температу-

- ЕЗ

Таблица 9. Характеристики растений Мироновской 808, полученных из зедновок0сформировавшихся при 18/16иС и 10/8иС и выращенных при

Температура, при 18/16°С 10/8°С 18/16°С 10/8°С

которой сформиро-

вались зерновки

Температура выра-

щивания до фазы 20°С 4°С

5 листьев

Площадь листьев 0,53 0,44 0,13 0,20

1 растения, дм2

Абсолютно сухая

масса, мг:

листья 60,9 51,8 27,2 38,0

надземная часть 96,5 80,7 39,9 57,1

корни 41,1 22,9 16,1 20,8

целое растение 137,6 113,6 56,0 77,9

Содержание хлоро- 0,87+0,09 0,72+0,05 0,34+0,03 0,49+0,03

филла в 1 расте-

нии, мг

Содержание каро- 0,33+0,02 0,30+0,02 0,15±0,01 0,26+0,01

тиноидов в 1

растении, мг хл а/хл Ь 2,12+0,17

3,3б±0,19 3,01+0.11 2,51±0,14

Активность фотосинтеза при 20 С мгСОг/дог/час 2,50 2,66 1,92 3,17

Приведены' результаты характерного опыта о 3-4МЯ аналитическими повторностями.

ры, воздействовавшие на растение в период его генеративного развития, предопределяли физиологические свойства и, возможно, терморе-эистентность молодых растений в последующем онтогенетическом цикле.

III. ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ В ОСЕННЕ-ЗИМНЕ-

ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД.

Физиологические аспекты зимостойкости злаков исследуются с давних пор (Максимов, 1913; Рихтер, 1927; Чайлахян, 1934; Туманов. 1940; Васильев, 1956; Проценко, Колоша, 1969). Однако ввиду больше методических трудностей физиологической характеристики зимующих растений в последний период работы по физиологии зимостойкости проводились в основном в модельных опытах. Это не позволило получить полного представления о динамике зимовки растений в посеве, в условиях современной экологической ситуации.

Для характеристики физиологического состояния растений в процессе зимовки определяли величину ассимиляционной поверхности

листьев, содержание в них сухой биомассы, белков, липидов и пигментов, измеряли потенциальную активность фотоассимиляции СОг. Одновременно анализировали внутреннюю структуру узлов кущения, содержание в них белков, липидов, растворимых углеводов и фитогормонов. .

Физиологические параметры листьев и узлов кущения у растений разных сортов в процессе закаливания различались в значительной степени и варьировали в течение зимне-весеннего периода в зависимости от условий года (рис.1-6).

Площддь листьев одного растения к концу октября в условиях осени, характеризовавшейся пониженными температурами, достигала 10-20 см2, а в условиях благоприятной осени - 60-120 см2. Действие-заморозков и морозов до формирования устойчивого снежного покрова вызывало повреждение листьев, уменьшение их площади и снижение содержания в них фотосинтетических пигментов. В наибольшей степени это проявлялось у сортов Колубара и Безостая 1. Высокой устойчивостью к действию низких температур в этот период отличался листовой аппарат Мироновской 808 и ППГ 224. Развитие процесса закаливания в результате реорганизации обмена веществ повышало терморезистентность листьев. Их повреждение и снижение активности ассимиляционного аппарата происходило при более низких температурах. Но после действия заморозков и морозов следовали дни с благоприятными температурными условиями, когда сохранившиеся листья (М З-Ы 6) продйлжа-ли рост и фотосинтетическую деятельность. После образования снежного покрова незначительной высоты (до 15 см) в листьях морозостойких сортов пшеницы (М 706, ППГ 25, ППГ 224, Отрастающая 38) продолжалось накопление пигментов, а потенциальная активность фотоассимиляции СОг сохранялась на относительно высоком уровне.

Растения разных сортов вступали в зимовку, имея разную площадь листьев и отличаясь по содержанию в них пигментов, белков и липидов. Незимостойкие сорта (Безостая 1, Колубара) после продолжительной теплой осени сохраняли большую площадь листьев на начальном этапе зимовки. В течение зимы происходило уменьшение площаДИ листьев, содержания в них сухих веществ, пигментов, белков и липидов'1 Эта тенденция определялась динамикой внешних условий, высотой снежного покрова и степенью зимостойкости сорта.

Экспериментальные данные, полученные за период с 1976 по 1996 гг., позволили сделать вывод о тесной зависимости между устойчивостью комплекса пигментов, белков и липидов листьев и сохранением жизнеспособности растений в процессе зимовки. Наиболее детально бы-

ли изучены корреляционные отношения между уровнем экореэистентности пигментного аппарата листьев и зимостойкостью сорта. Установлена зависимость между относительным содержанием (в 7.) пигментов в листьях целого растения на заключительном этапе зимовки (конец фев-раля-начало марта) от их максимума при вступлении в зимовку и степенью зимостойкости растения (Кириченко, Воронкова и др., 1988, 1992; Воронкова, 1996). Коэффициенты корреляции варьировали от +0,87 до +0,96.

В опытах, выполненных в течение шести лет (с 1985 г. по 1991 г.), было изучено сохранение способности к фотоассимиляции СОг в оптимальных условиях листьями пяти отличающихся по зимостойкости сортов пшеницы в осенне-зимне-весенний период (рис. 5 и 6). У растений, взятых из полевых условий и предадаптированных к условиям опыта в константных условиях (температура 23°С, концентрация СОг О,IX и интенсивность света 75 Вт.м~2), определялась ПАФ. Показано, что при вступлении растений в зимовку•в условиях формирования снежного покрова небольшой высоты (до 15 см) потенциальная активность фотосинтеза у всех иэучс.нных сортов (кроме Колубары) была выше по сравнению с растениями, пребывавшими под мощным снежным покровом. Уровень потенциальной активности фотосинтеза в процессе зимовки был выше у более зимостойких сортов. Преимущество этих сортов усиливалось на заключительном этапе и при возобновлен™ весенней вегетации ввиду того, что растения в большей мере сохраняли листовой аппарат, сформированный в осенний период, и после стаивзния снега сразу продуцировали больше фотосинтатов, использовавшихся для формирования молодых листьев. _

В опыте 1986-87 г. растения всех изучавшихся сортов на этапе закаливания обладали высокой активностью фотосинтетического аппарата. В дальнейшем была выявлена необычная динамика фотосинтетической активности зимующих растений. В середине ноября до начала снегопада наступил морозный период, в течение которого ночью температура почвы на уровне узлов кущения была -15°С- -13°С, что вызвало у лисп .в состояние низкотемпературного стресса. Определения от 1.01.1997 г. показали низкую потенциальную активность фотосинтеза листьев у всех сортов пшеницы (за исключением сорта М 706). В дальнейшем в процессе зимовки уровень ПАФ листьев у всех сортов последовательно повышался. Учитывая, что в данных условиях узлы кущения сохранились вполне жизнеспособными, можно полагать, что в течение января-мзрта восстановилось функциональное состояние фотосинтетического аппзрз-

Рис.1. Изменение содержания хлорофиллов в листьях 1 растения пшеницы в осенне-эиине-Беденний период (1986-87 г.).

Рис.2. Изменение содержания каротиноидов в листьях 1 растения пшеницы в осенне-эимне-весенний период (1986-87 г.).

Рис.3. Изменение содержания белков в листьях 1 растения пшеницы в осенне-эинне-весенний период (1987-88 г.).

Рис.4. Изменение содержания хлорофиллов в листьях 1 растения пшеницы в осенне-зиннэ-Еесенний период (1987-88 г.).

Рис.5. Изменение потенциальной активности фотоассимиляции С0г листьями пшеницы в осйнне-зимне-весенний период (1988-39 г.). Рис.6. Изменение потенциальной активности фотоассимиляции С0г листьями пшеницы а осенне-эимне-весенний период (1990-91 г.).

та. В третьей декаде мая в фазе активного роста вегетативных органов растения ассимилировали б 3-4 раза больше углерода, чем в период зимовки. Это обеспечивалось молодыми листьями, сформированными после стаивания снега. Растения более зимостойких сортов на этом этапе отличались более высокой способностью усвоения углекислоты. В этом проявлялось их преимущество в фазе активного роста вегетативных органов, обусловленное лучшим сохранением фотосинтетического аппарата к концу зимовки.

Таким образом, изучение состояния листьев в процессе зимовки позволило выявить существенные изменения в обмене веществ зимующих растений и установить, что из всех органов растения неблагоприятными факторами в наибольшей степени повреждались листья.

Одновременно с изучением состояния листьев мы анализировали морфо-физиологическое состояние конусов нарастания и узлов кущения. Для оценки жизнеспособности узлов кущения была предложена методика гистохимического анализа срезов, которая позволяла исследовать внутреннюю структуру узлов кущения, определить этап органогенеза конусов нарастания, количество апикальных и базальных меристем в узле кущения и степень его повреждения неблагоприятными факторами.

Было показано, что в те годы, когда осенью поддерживался режим с умеренной пониженной температурой, конусы нарастания у пшеницы при вступлении в зимоеку находились на 1 этапе органогенеза, у ржи - на II и III этапах, а у тритикале - на I-II этапах органогенеза. Растения, имевшие конусы нарастания в данном морфогенетическом состоянии, обладали наиболее высокой зимостойкостью. В течение стабильных зимовок не было отмечено проявлений активного морфогенеза в конусах нарастания, которые сохранялись в состоянии, присущем I этапу органогенеза. При этом происходило снижение содержания в них белков и липидоз. В то же время существеннно изменялся состав белков и жирнокислотный состав дипидое. Степень снижения содержания указанных компонентов в узлах 'кущения была всегда меньше, чем в листьях в тех же условиях.

Для более детального анализа физиологического состояния узлов кущения в течение зимовок 1990-91 г. и 1991-92 г. было определено содержание эндогенны:', ауксинов, цитокининов, абсцизовой кислоты (АЕК) и гиббереллинов (рис.7а-д). Объектами изучения были сорта пшеницы Мироновская 808 и Колубара.Содержание свободной и связанной г.вдолилуксусной кислоты (ИУК) в одном узле кущения в период закаливания уменьшалось, а затем зимой возрастало (рис.76). При этом со-

держание связанной ИУК в 1,5-2 раза превышало содержание свободной ИУК в ранне-весенний период. У Мироновской S08 зимой содержанке ИУК поддерживалось на высоком уровне и превышало таковой у Колубары в 2 раза. При выходе из зимовки у Мироновской 808 происходил резкий спад содержания ИУК, а у Колубары продолжалось накопление ИУК. В марте у Мироновской 808 содержание ИУК было незначительным, а у Колубары и Мироновской 61 устанавливался максимум содержания как свободной, так и связанной ИУК. Таким образом, наиболее существенные различия в содержании ИУК в узлах кущения сортов, отличающихся по степени зимостойкости, проявились в фазе выхода из зимовки и активации процессов роста листьев.

Содержание цитокининов у Мироновской 808 повышалось с середины ноября до конца марта, а у Колубары - с ноября по январь и при выходе растений из зимовки (рис.7в). Содержание зеатина и зеатнн-ри-бозида снизилось на 30-50Х при подготовке к зимовке и возросло в зимне-весенний период у Мироновской 808 в 6 раз, а у Колубары - в 13 раз. В этих же условиях содержание абсциэовой кислоты в одном узле кущения возрастало у обоих сортов в период осеннего закаливания (рис.7г). В начале зимовки у Мироновской 803 содержание АЕК снижалось незначительно, а у Колубары - в 4 раза. В процессе зимовки содержание АВК на один узел кущения у обоих сортов возрастало, при этом у Мироновской 808 оно было выше, чем у Колубары. К концу марта содержание АБК у обоих сортов снижалось, при этом у Колубары оно было ниже, чем у Мироновской 808.

Уровень содержания гиббереллинов в 1 узле кущения у МпроноЕс-кой 808 и у Колубары в осенне-зимний период изменялся незначительно (рис.7д). После выхода растений из зимовки и возобновления роста содержание гиббереллинов у обоих сортов возрастало. Узлы кущения Мироновской 808 содержали больше гиббереллинов по сравнению с Колу- . барой.

Изменения содержания ИУК, цитокининов, АЕК и гиббереллинов в узлах кущения пшеницы в осенне-зимне-Еесенний период отранэит соотношение активности процессов их синтеза и распада, поступления из других органов и оттока.

Исходя из современных представлений о функциональной роли фи-тогормонов (Чайлахян, 1964, 1988; Кулаева, 1973, 1982; Чайлахин, Аксенова, Кефели, 1973; Кораблева, 1991; Chouard, 1960; Gern, 1992) можно предположить, что значение этих соединений для сохранения жизнеспособности и выживания узла кущения состояло в их прямом и

- эо -

опосредованном влиянии на сохранение целостности мембранной системы клеток и компаргменгации воды, ионов и метаболитов.

Жизнедеятельность растения в осенне-аимне-весенний период характеризовалась не только высокой активностью катаболизма пигментов, белков, липидов и углеводов, но и катаболизма самих фитогормо-нов. На это указывала динамика содержания и соотношений продуктов распада АБК (фззиевой и дегидрофазиевой кислот), соотношений индивидуальных компонентов и групп фитогормонов. Можно предполагать, что фитогормоны оказывали существенное влияние на активность ката-болических процессов и, вследствие этого, на перезимовку растения.

Особый интерес представляет вопрос об участии фитогормонов в обмене веществ узлов кущения. Можно предполагать, что действие ИУК было связано с поддержанием активности биосинтетических процессов, и тем самым ауксины могли влиять на взаимоотношения меристем вторичных побегов и корней с другими тканями и органами и на формирование элементов конусов нарастания. Цитокинины, определяя активность синтеза нуклеиновых кислот и белков, а также поступление фитогормонов и других Ееществ из корней и листьев, контролировали в существенной мере физиологическое состояние узлов кущения. АБК могла выполнять защитную роль, предохраняя узел кущения от действия низких температур и других неблагоприятных факторов, в частности, посредством фосфоршшрования/дефосфорилирования белков (Тарчевский, 1993). Ингибирующее действие АБК на синтез информационной РНК и ферментов (КулаеБа, 1982) могло определять морозоустойчивость узлов кущения. По-видимому, АБК индуцировала синтез компонентов, которые блокировали преждевременную активацию роста клеток в ранне-весенний период.

Выявленные особенности содержания фитогормонов в узлах кущения у изученных сортов пшеницы (Мироновская 808, Мироновская 61 и Колу-бара) в процессе зимовки растений позволяют считать, что соотношение фитогормонов характеризует уровень зимостойкости сорта и, следовательно, этот показатель может быть использован для оценки зимостойкости пшеницы.

Вместе с тем, этот показатель наряду с гистохимическими и биохимическими данными характеризует основные фазы состояния узлов кущения в осенне-зимне-Еесенний период: I. подготовка к вступлению в зимовку и начало зимовки; II. относительный зимний покой; III. подготовка к выходу из зимовки; IV. активация ростовых процессов.

За два последних десятилетия стабильные зимовки с условиями,

и

3 2

2 v

и

II \......,......

. , > .и . . \ .

г! ¿1 а I 11 11щ > нI

X I XI I » I I | И I III I I» I

x i «i | х11 | i i ii | iii i |у |

xi i я1 i i i ii i iii

?

!.| {и ?. i . 1 « 1 i. i

Мироновская 80^ Колубара

Рис.7. Изменение содержания абсолютно сухой массы (а), ИУК (б), цито-кининов (в), абсциэовой кислоты (г) и гиббереллинов (д) в узлах кущения лиеницы в осенне-зимне-весенний период 1991-52 г.

обеспечивавшими успешную перезимовку растений, имели место реже, чем нестабильные зимовки, в течение которых происходило сильно выраженное выпревание растений. К I типу были отнесены зимовки 1978-79 г., 1985-88 г., 1987-88 г., 1990-91 г. и 1991-92 Г.;, ко II типу - зимовки - 1977-78 г., 1983-84 г., 1984-85 г., 1988-89 г., 1989-90 г., 1993-94 г. и 1994-95 г. Можно думать, что частота зимовок с выпреванием в какой-то мере связана с нынешней экологической ситуацией. В этой связи мы уделили внимание анализу динамики физиологического состояния растений в течение тех зимовок, которые завершались выпадом значительной части растении (рис. 8 - 10).

Неблагоприятные условия осеннего периода, снижавшие эффективность процесса закаливания, вступление растений в зимовку в дни, когда снежный покров формировался над непромерзшей почвой, могли способствовать явлению выпревания. Непосредственными причинами зачала выпревания являлись сохранение положительной температуры (~1°С) в зоне локализации листьев, поддержание высокой активности их дыхания и исчерпание ресурсов запасных веществ, высокая активность фитопатогенов. Выпревание листьев сопровождалось распадом фотосинтетических пигментов, потерей способности листьев фиксировать СОг при нормальной температуре, а в дальнейшем их автолизом. Развитие процесса выпревания завершалось гибелью стеблей, апексов, конусов нарастания. На последнем этапе погибали корни и сами узлы кущения.

Особый интерес представлял анализ состояния конусов нарастания и узлов кущения у зимующих растений в условиях выпревания. С помощью гистохимического анализа срезов была проведена количественная оценка жизнеспособности узлов кущения у растений ряда сортов (М 706, Мироновская 808, Безостая 1, ППГ 224, Колубара и др.) в течение зимовок за период с 1988 по 1996 гг.

У сохранявшихся жизнеспособными растений в условиях, вызывавших гибель определенной части растений, происходил рост и дифференциация конусов нарастания. Так в ходе зимовки 1989-90 г. растения всех сортов в ее начальной фазе имели конусы нарастания на I и II этапах органогенеза, а к концу зимовки на III-IV этапах органогенеза. У части растений Мироновской 808, ППГ 224 и Кодубары в III декаде января погибли конусы нарастания главных побегов. Вторичные конусы нарастания проявили более высокую устойчивость к выпреванию, благодаря чему после возобновления вегетации была восстановлена надземная часть растений. Количество апикальных й базадьных мерис-

20

__, Корме»*«

_ _ К„р.«»6СКА« в" О-и-О б»Э«СТл» 1 , . Л—* ОтрЛСТАЛЩ»"

1 ъ'^ЬО ^ \ » 704

»■V » V

мв о1 гп 2-3 3.1 ч 3® гаи

Б13«СТА* £ ГШ Г И<(

ИЛ» 54

Рис.8 Изменение содержания абсолютно сухой массы в листьях 1 растения (мг) злаков в процессе зимовки 1977-78 г.

Рис.9 Изменение содержания хлорофиллов в листьях 1 растения (мг) пшеницы в процессе зимовки 1977-78 г.

Рио.10 Изменение потенциальной активности фотоассимиляции сс^ паеннци а процессе эиновки 1988-89 г.

тем в узлах кущения увеличивалось у всех сортов в процессе этой зимовки.

В течение зимы 1992-93 г. произошел выпад значительной части растений, у сорта ППГ 224, в частности, погибло более 50Х растений. Температура около +0,5°С на уровне узлов кущения активировала в них ростовые процессы. Во II декаде февраля конусы нарастания у ППГ 224 находились в состоянии, свойственном II этапу органогенеза, у Мироновской 808 - III этапу, а у Колубары - IV этапу органогенеза.

В опыте 1994-95 г. переход ко II и III этапам органогенеза у конусов нарастания изученных сортов произошел в ноябре. Вследствие этого при подготовке к вступлению в зимовку растения обладали пони-ленной морозоустойчивостью, а в последующий период - пониженной зимостойкостью.

Таким образом, можно констатировать, что при незначительной толщине снежного покрова и поддержании околонулевой температуры в зоне локализации листового аппарата в результате активации процессов роста в процессе зимовки происходил активный морфогенез конусов нарастания, а также заложение апикальных меристем в пазухах листьев и корневых меристем в базальной части узла кущения. В частности, в опыте 1989-90 г. к середине февраля у Мироновской 808, ППГ 224, Безостой 1 и Колубары сформировалось по 5 меристем на 1 узел кущения, а у сорта М 706 - по 3 меристемы на узел кущения.

На основе результатов многолетних исследований нами охарактеризованы особенности перезимовки представителей разных родов семейства злаков (Seeale и Triticum) и контрастных по экорезистент-ностп сортотипов пшеницы. Сделан вывод о неидентичности стратегий выживания растений в условиях суровой зимовки и зимовки с выпрева-нием в связи с тем, что многофакторные (абиотические и биотические) стрессы, преодолеваемые растениями, требуют мобилизации различных защитных механизмов. Неидентичны также и ответные реакции на неблагоприятные воздействия растений, вегетирующих в непрерывно изменяющихся условиях полевого эксперимента и в модельном опыте, с изменением или сохранением константным напряжения одного фактора.

IV. ОСОБЕННОСТИ СОг-ГАЗООБМЕНА ПШЕНИЦЫ И ТРИТИКАЛЕ ПРИ ХОЛОДОВОМ

СТРЕССЕ.

Мы изучили особенности действия холода на интенсивность СОг-газообмена надземной части растений пшеницы и тритикале в фазе 5 листьев. В этой фазе развития растения завершали формирование фото-

синтетического аппарата листьев с обретением ими полной автотроф-ности. Изменение температуры в опыте от 20° до 4°С с последующим возвращением к 20°С являлось в определенной мере моделью непродолжительного похолодания в естественных условиях с последующей оттепелью.

Объектами исследования были растения двух сортов пшеницы (Мироновская 808 и ППГ 224) и двух сортов тритикале (АД 49 и Кдеркаль - сорт французской селекции).

Зерновки проращивали и в дальнейшем выращивали в течение 50 дней на вермикулите с использованием питательного раствора Койка и Лесэнта (Coic, Lessaint, 1976) при температуре 23°С/20°С соответственно в течение светового и темнового периодов, влажности воздуха в течение 16-часового фотопериода - 60Z от полной влагоемкости и 80Х от полной влагоемкости в течение 8-часового темнового периода. Интенсивность физиологически активной радиации (ФАР) на поверхности вермикулита - 150 мкмоль.м-2.сек-1.

Для проведения опыта использовалась установка, в которой растения находились в камерах при непрерывном токе воздуха (120 л/час) при концентрации СОг 340 ррм, ' интенсивности света 150 мкмоль.м_2.сек-1 и влажности воздуха 601 от полной влагоемкости в течение фотопериода и 80Х от полной влагоемкости в течение темноао-го периода (Coudret, Veisseir, 1989). В процессе эксперимента в течение первых суток температура сохранялась на уровне 20°С, затем резко понижалась на 24 часа до 4°С. В течение третьих суток температуру вновь поддерживали на уровне 20°С.

На основании данных, представленных в таблице 10, можно констатировать, что:

- при температуре 20°С уровень интенсивности СОг-газообмена за световой период суток и дыхания в темноте у разных сортов пшеницы и. тритикале отличался. Суточный баланс СОг-газообмена (за перЕые сутки измерений и суммарный за трое суток опыта) отражал определенные особенности функциональной деятельности листьев изучавшихся объектов. Вероятно, в выбранных условиях эксперимента экспрессия геномов пшеницы и тритикале осуществлялась со значительными особенностями.

- при понижензги температуры до 4°С во всех случаях интенсивность СОг-газообмена в течение фотопериода усиливалась, а интенсивность митохопдриального дыхания в темноте снижалась, следовательно, суточный баланс СО?-газообмена возрастал (у пшеницы Мироновская 808 на 167., а у ППГ 221 на ЗЗХ, у тритикале АД 49 на 197., а у Клеркаль

Таблица 10. Действие пониженной температуры (4°С) на интенсивность СОг-газообмена растений пшеницы и тритикале*.

Мироновская 808 ППГ 224 АД 49 Клеркаль

Первые сутки измерений при 20 С А Б В 33,8 3,8 30,0 78,5 11,5 57,0 102,7 8,8 93,9 72,1 6,8 65,3

Вторые сутки измерений при 4иС А Б В 7. баланса к 1-ым суткам 36,5 1,6 34,9 116,3 90,6 2,5 88,1 132,9 117,4 5,4 119,3 119,3 72,9 1.9 71,0 123,0

Третьи сутки измерений при 20 С А Б В 7. баланса ко 2-ым суткам 7. баланса к 1-ым суткам 38.2 5,0 33.3 95.4 110,9 91,1 10,1 81,1 92,0 122,5 98,8 9,5 89,4 79,8 95,2 54,4 5,5 48,9 68,8 74,7

* Растения выращивали в световом периоде при температуре 23°С, в • темновом периоде 20 С. Интенсивность ФАР 150 мкмодь*дм *сек_1, влатаость воздуха в течение темнового периода 80Х, светового перио-

де! - DU/.. о

А - интенсивность COg-газообмена в световом периоде (мг„С02/дм/1бч) Б - интенсивность дыхания в темновом периоде £мг СОо/ДМ'/8 ч) В - суточный баланс СОг- газообмена (мг СОг/Дм/24 ч)

на 23%).

Растения реагировали очень быстро и сходным образом на понижение температуры, но степень реакции определялась родовыми и сортовыми особенностями их генотипов.

Во Есех опытах уровень интенсивности СОг-газообмена в течение светового периода и дыхания в темноте был стабильным.

Очевидно, выявленный эффект увеличения суточного баланса СОг-газообмена обусловлен снижением функции дыхания в целом в темноте (табл.10) и на свету. Мы предположили, что в рамках этой общей тенденции еозыожно снижение активности фотодыхания при 4°С вследствие более сильного угнетения пониженной температурой оксигеназной функции РБФ-кзрбоксилазы по сравнению с ее карбоксилазной функцией (Кириченко и сотр., 1991а,б). Эта гипотеза согласуется с данными Lance et Moreau (1992), которые показали, что при снижении температуры у этого фермента константа Мкхаэлиса (Km) СОг падала в большей мере, чем Km О2 в расчете на равное количество субстрата,' т.е. сродство фермента к СОг возрастало по сравнении со сродством к Ог-

Это представление может Сыть развито при дальнейших исследованиях действия парциальных давлений Ог и СОг и интенсивностей света на вклад фотодыхания в реализацию выявленного эффекта у озимых злаков при температуре 4°С. Между тем, растения, подвергнутые действию холода, снижали активность использования продуктов фотосинтеза, поэтому в данных условиях происходило накопление углеводов.

Когда после суточного пребывания растений при 4°С, температуру вновь повышали до уровня 20°С, реакция пшеницы и тритикале существенно отличалась. У пшеницы интенсивность СОг-газообмена на свету несколько возрастала, но интенсивность дыхания повышалась значительно: суточный баланс СОг-газообмена у Мироновской 808 составил 957., а у ППГ 224 - 92Z по сравнению с балансом СОг*газообмена при 4°С. По сравнению с первыми сутками опыта (20°С) баланс СОг-газообмена увеличился у Мироновской 808 на 107., а у ППГ 224 на 231.

У тритикале переход к температуре 20°С снижал суточный баланс усвоения СОг у АД 49 на 20Х, а у Кдеркаль на 31Z. Уровень суточного баланса усвоения СОг был ниже по сравнению с уровнем, который был до перехода к температуре 4°С у АД 49 на 51, а у Клеркаль на 25Z.

Уровень СОг-газообмена при 4°С и при возвращении растений к температуре 20°С, определялся родовыми особенностями растений, что указывает на важное значение генома R, поэтому использование первичных триад "пшеница-рожь-тритикале" представляет интерес для выяснения его роли в этом переходном процессе (4°/20°С).

В другой серии опытов использовали растения сорта Мироновская 808, выращенные до фазы 5 листьев, при температуре 20°С и 4°С. Растения пшеницы, выращенные при пониженной температуре, в фазе 5 листьев имели возрзст 5 месяцев. Результат этого эксперимента ваг.ен прежде всего тем, что он позволил показать возможность получения растений до фазы 5 листьев, фотосинтетический аппарат которых•сформировался > при 4°С. Представляло интерес выяснить особенности СОг-газообмена у этих растений при температуре 4°С и при их переводе в режим нормальной температуры 20°С. Полученные данные представлены в таблице 11. Их анализ позволил констатировать, что:

- по сравнению с растениями, выращенными при 20°С, растения, выращенные при 4°С, имели при 20°С лучший суточный баланс СОг-газообмена (35,6 мг СОг и 29,5 мг СОг: таблица 11), обусловленный понижением интенсивности митохондриального дыхания и, вероятно, фотодыхания;

- при повышении температуры до 20°С у растений, выращенных при

- за -

Таблица 11. Интенсивность СОарХагообиена растений пшеницы Мироновская 803 при температуре 20иС и 4 иС в зависимости от температуры выращивания растении.*

Температура выращдвания и измерений COs"газообмен мг СО2/ДМ /16ч фотопериода дыхание мгСОе/дм^/вч темноты суточный баланс СО2-газообмена МГ С02/ДМ /24 ч

выращивание при 20°С: измерение при 20иС(а) 37,2 7,7 29,5

выращивание при 4°С; измерение при 4иС (б) 49,5 3,0 46,5

выращивание при 20°С (а); измерение в теч. 24 ч при 4 С 45,3 3,6 42,7

выращивание при 4°С (б); измерение в теч. 24 ч при 20 С 41,9 6,3 35,6

а Растения выращивали при постоянной температуре 20°С или 4°С до фазы пяти листьев. Интенсивность CDAP - 150 мкмодь*даг*сек , влажность воздуха в течение фотопериода 60S, темнового периода - 80Z.

4°С, углеродный баланс падал вследствие повышения активности дыхания. Возможно, при этом возрастала также интенсивность фотодыхания и/или использования продуктов углеродного метаболизма.

Тагам образом установлено, что при холодовом стрессе растения озимой пшеницы и тритикале могут сохранять на том же уровне иди в некоторой степени повышать интенсивность СОг-газообмена в световом периоде и суточный баланс усвоения СОг- По-видимому, этот эффект может проявляться в двух вариантах - кратковременном и долговременном. Кратковременный характер эффект может носить ввиду ограничений кетаболнзации углеводов при подавлении дыхания. Способность фотосинтетического аппарата проявлять это свойство может иметь значение для саимых злаков осенью и весной как защитный механизм при чередовании непродолжительных похолоданий и оттепелей. При длительных похолоданиях, вероятно, включается регулягорная система, вследствие чего восстановление СОг происходит о преимущественным синтезом аминокислот (глицина, серина и зланина) и/или жирных кислот с последующие образованием более энергоемких продуктов - белков и/или липи-дов. Возможность направленного синтеза этих продуктов при пониженных температурах была показана в работах Champieny, Moyse (1975, 1979), Coudret, Ferron, Gaudierre (1980), Даввденко (1992), Климова, Астаховой, ДаЕЫденко, Труновой (1992). Задачей дальнейших исс-

ледований должно стать определение продолжительности данного эффекта, его зависимости от генотипа растения и одновременного изменения напряжения многих внешних факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Онтогенез хлебных злаков - многоэтапный процесс превращения в реальных условиях среды специфического генотипа в конкретный фенотип, цикл развития растительного организма от зиготы до зиготы. Зигота у злаков, развиваясь в зерновку, в течение 50-60 дней тесно взаимодействует с материнским организмом. Эти взаглюдейстЕия контролируются постоянно меняющейся внешней средой. С возникновением зиготы формируются геном, пластом и хондриом будущего растения. Физиологическое состояние зиготы, как нового организма, предопределено внешними условиями, воздействовавшими на формирование мужской и женской генеративных сфер в предшествующий период онтогенеза растения.

Механизм долговременного предопределения межонтогенетической связи между двумя поколениями растений гипотетически может осуществиться следующим образом. Действие пониженной температуры в период генеративного развития материнского растения вызывает скнтев стрессовых ламеллярных полипептидов и липидов. Последние включаются в мембранную систему органелл зиготы, а затем развивающегося зародыша зерновки. После прорастания зерновки репликация и биогенез хлороп-ластов в листьях молодого растения происходит с использованием термоустойчивых пигментдипопротеидных комплексов. Таким образом, при похолодании реакция фотосинтетического аппарата первых листьев на пониженную температуру предопределена в некоторой степени температурой, воздействовавшей на материнское растение, в котором возникла зигота,превратившаяся последовательно в зерновку.

Долговременное предопределение адаптационных изменений процессов жизнедеятельности у озимых злаков проявляется также на этапах осеннего закаливания и возобновления весенней вегетации, при переходе от этапа вегетативного роста к генеративному развитию.

Идея долговременного предопределения ответной реакции растений на неблагоприятное воздействие получила в последнее время отражение в работах зарубежных исследователей, использующих при этом понятие "истории развития растения" (Berber, Maury,Guy,Planchón, 1995). Таким образом, принятая в настоящее время точка зрения о том, что каждая фаза развития растения непосредственно определяет последую-

щую фазу развития, нуждается в дополнении, что онтогенез растения контролируется еще механизмом долговременного предопределения, от чего может зависеть уровень его терморезистентности.

Пыльники, семезачатки и зерновки, начиная свой онтогенез как гетеротрофные органы, затем формируют свой собственный фотосинтетический аппарат и последовательно приобретают свойства автогетеротрофных систем. При трансформации пропластид в хлоропласты специфически изменяется состав жирных кислот липидов пыльников и семеза-чатков. Функциональная деятельность хлоропластов в эндотеции стенки пыльника может благоприятствовать формированию жизнеспособной пыльцы и тем самым предопределять эффективность процесса оплодотворения. Хлорофиллсодержащий слой клеток нуцеллуса, окружающий зародышевый мешок, по-видимому, рефиксирует СОг» образующуюся в процессе дыхания, что может иметь важное трофическое значение для макрогаме-тофита. Фотосинтетическая деятельность перикарпия играет существенную роль в поддержании активного энергообмена и СОг-газообмена на ранних этапах формирования зерновки и предопределяет эффективность процессов налива в созревающей зерновке. Значение собственного фотосинтетического аппарата генеративных органов злаков возрастает в неблагоприятных условиях жизнедеятельности растения, что обусловлено его более высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам по сравнению с фотосинтетическим аппаратом листьев.

Результаты наших исследований фотоассимиляции Юг и активности карбоксилирующих ферментов в зерновках согласуются с данными, полученными в последний период другими исследователями (Vatson, Duffus, 1988; Zigler-Sons, 1992; Cejuido, González, Vidal, Echevarría, 1995).

Совокупность полученных данных свидетельствует в пользу представления о том, что неблагоприятные температуры, воздействовавшие на растение в период его генеративного развития предопределяют физиологические свойства и, возможно, терморезистентность • молодых растений в последующем онтогенетическом цикле.

Зимовка озимых злаков - продолжительный, многостадийный этап их онтогенеза. Зимостойкость по своей физиологической сущности -это составляющая экорезистентности злаков в их жизненном цикле, процесс с динамической временной и пространственной организацией. В течение зимнего периода непрерывно изменяется уровень повреждающей и летальной для растений отрицательной температуры. Но гибель растения происходит не только по причине прямого действия мороза, а

вследствие одновременного действия многих неблагоприятных факторов. Выживание организма определяется потенциалом экорезистентности генотипа (рода, вида, сорта) по отношению к биотическим и абиотическим факторам, воздействующим на него в течение зимовки. Характер реализации процесса яровизации, прохождения I и II фаз закаливания в сочетании с явлениями дезадаптации в период подготовки к зимовке влияют на ритм относительного покоя и выживание зимующее растений.

Уровень зимостойкости сорта зависит от вертикального физиологического градиента, экорезистентности органов надземной и подземной частей растения.

В процессе зимовок с сохранением околонулевой температуры под снегом происходит выпревание, связанное с нарушением свойственного органам обмена веществ, активацией катаболизма и накоплением токсических веществ, угасанием способностей противодействия фитопатоге-нам.

Важное значение для выживания растений в ранне-весенний период имеет их способность преодолевать многофакторные стрессы. Преимущества зимостойких сортов проявляются в активации фотосинтеза сохраненных листьев и быстром обеспечении ассимплятами формирующихся новых органов.

Наши данные свидетельствуют в пользу представления о том, что между уровнем зимостойкости и конечной зерновой продуктивностью сортов и гибридов злаков тлеется положительная корреляция. Она была наиболее выражена в те годы, когда на этапах генеративного развития продолжительное время поддерживалась пониженная температура и менее выражена в засушливые годы. Вместе с тем, эта связь зависела от многих факторов, роль которых проявлялась в процессах формирования вегетативных органов и генеративного развития. В частности, существенное влияние на величину урожая оказывали регенерация вторичных побегов, сохранение и налив зерновок N3 и N4 в колосках средней зоны колоса (табл.12 и 13).

На основе результатов исследований 1976-1998 гг. развита система физиолого-биохимических показателей экорезистентности пшеницы '

Таблица 12. Зимостойкость сортов пшеницы (X выживших растений).

N п/п Годы Мироновская 808 Безостая 1 ППГ 224 Колубара

1 1981-1985 58.0±29.3 38.7+26 5 - 38.0+31.1

2 1986-1990 75.2+53.8 50.9±41 9 71.1+42.2 46.7±19.9

3 1990-1991 96.7 80.5 85.0 62.3

!

Таблица 13. Продуктивность сортов пшеницы (г/м2).

К Годы Мироновская Безостая 1 ППГ 224 Колубара

п/п 808

1 1931-1985 704±202 631+309 - 528+211

2 1986-1990 969+237 773+429 983+374 613±386

3 1990-1991 1257 1111 1367 2033

в условиях стабильной зимовки и зимовки с выпреванием.

Установлен ранее неизвестный эффект сохранения или увеличения суточного баланса COg-газообмена у озимой пшеницы и тритикале при холодовом стрессе. По-видимому, это свойство фотосинтетического аппарата растений хлебных злаков может иметь важное значение для их жизнедеятельности в осенний и ранне-весенний периоды вегетации при резком снижении температуры и оттепелях.

В последнее время были получены данные, показывающие возможность повышения отношения максимумов флюоресценции (F685/F730) и их суммы при переводе растений холодостойкого сорта гороха, выращенных при 23°С, в температурный режим 4°С (Lipucci di Paola et all, 1995). Эти результаты свидетельствуют в пользу возможности проявления эффекта повышения интенсивности первичных реакций фотосинтеза в переходном процессе (23°С/4°С).

Неполное восстановление активности усвоения углерода растениями пшеницы до уровня, характеризовавшего растение до температурного стресса, при их возращении из холода к нормальной температуре было подтверждено в ряде исследований (Кислюк, Мирославов, Палеева, 1995).

Таким образом, в дальнейших экспериментальных исследованиях необходимо изучить особенности фотосинтеза и дыхания у разных родов и видов (озимых и яровых злаков) при резком переходе от нормальной температуры к температуре 4°С и затем при возвращении вновь к нормальной температуре, выяснить физиологическое значение и специфику механизмов адаптации фотосинтетического аппарата к холодовому стрессу.

Проведенное исследование позволило сформулировать концепцию терморезистентности растений хлебных злаков в условиях посева, включающую положения о том, что:

1) фотосинтетическая деятельность генеративной сферы при температурном стрессе имеет важнейшее значение для повышения экорезис-тентности растения и формирования урожая.

2) Пониженные температуры, при которых материнские растения

находились на этапах генеративного развития, предопределяют устойчивость проростков и молодых растений первого поколения. Степень зимостойкости и условия зимовки растений пшеницы и пшеничио-пырей-ных гибридов предопределяют холодостойкость фотосинтетического аппарата пыльников и зерновок.

3) Динамика жизнеспособности листьев и узлов кущения, их выживание в процессе зимовки обусловлены термоустойчивостью белкового, липидного и гормонального комплексов, соотношением активности процессов их новообразования и распада.

4) При холодовом стрессе, вследствие понижения интенсивности дыхания повышается суточный баланс СОг-газообмена. При возвращении растений к нормальной температуре полного восстановления суточного баланса СОг-газообмена по сравнению с его уровнем до холодового стресса не происходит. Особенности восстановления суточного баланса СОг~газообмена зависят от родовой специфики злаков.

ВЫВОДЫ.

1. Хлоропласты генеративных органов обладают развитой граналь-ной структурой, высокой активностью первичных процессов энергообмена, фотоассимшшции СОг и карбоксилирующих ферментов. При действии неблагоприятных температур активность фотоассимиляции СОг и карбоксилирующих ферментов в генеративных органах более устойчива по сравнению с таковой листьев верхнего яруса. Пигментная система хло-ропластов пыльников и зерновок более устойчива к действию засухи по сравнению с пигментным аппаратом листьев.

2. В процессе развития пыльников и семезачатков злаков изменяется содержание в них липидов и их жирнокислотный состав. Увеличение содержания Ci6: з и Cíe: 3 в липидах по фазам развития генеративных органов совпадает с процессом трансформации пропластид в хлоропласты.

3. Установлено, что у получаемых новых/ форм злаков в процессе отдаленной гибридизации могут быть уоилены потенциальные возможности фотосинтетического аппарата генеративных органов.

4.Температурные режимы (18°С/16°С и 10°С/8°С), в которых сфор- ' мировались зерновки пшеницы, начиная от фазы опыления до созревания, предопределяют активность их прорастания и физиологические свойства молодых растений в фазе 5 листьев в условиях холодового стресса.

Б. У зимостойких сортов злаков в условиях суровой зимовки сохраняется в значительной мере листовой аппарат. Пигментный, белковый

и липидный комплексы листьев и узлов кущения более стабильны, чем у незимостойких сортов. Сохраняющийся фотосинтетический аппарат играет существенную роль в процессе выживания растений в ранне-весенний период и в быстром обеспечении аосимилятами формирующихся вегетативных органов.

6. В процессе зимовки, в условиях, исключающих возможность активного морфогенеза, происходят глубокие изменения физиологического состояния узлов кущения злаков с изменением состояния белкового, липидного и гормонального комплексов, особенно на этапе подготовки растения к возобновлению роста.

7. С использованием метода гистохимического анализа выявлены глубокие изменения и повреждения структуры конусов нарастания и уа-лов кущения в процессе нестабильной зимовки с выпреванием. У веге-тирующих и сохраняющих в данных условиях жизнеспособность растений может происходить формирование и зеленение листьев, активный морфогенез конусов нарастания и формирование меристем в уааах кущения.

8. Установлен ранее неизвестный эффект сохранения или даже некоторого повышения интенсивности СОг-газообмена и суточного баланса усвоения СОг при холодовом стрессе. При возвращении растения от температуры 4°С к нормальной температуре снижение суточного баланоа усвоения СОг специфически проявляется у представителей разных родов злаков.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе установленной повышенной акорезистеитиости фотосинтетического аппарата генеративных органов (по сравнению о таковым листьев-флаг) предлагается при оценке экорезиотентности хлебных злаков использовать характеристики реакции пластид генеративных органов на неблагоприятные воздействия наряду с характеристикамк реакции пластид вегетативных органов.

2. Предложенная методика анализа жизнеспособности у ала куцэшш и конусов нарастания зимующих растении пшеницу, ржи и тритикале может Сыть применена в целях диагностики зимостойкости хлебных злаков.

3. Предложенная модель выращивания растении.в режиме пониженной температуры (8-10°С), начиная от фазы цветения до полного созревания зерновок, и модель проращивания зерновок, их культивирования при температуре 4°С до фазы 5 листьев предлагаются в качестве методических подходов для изучения физиологических аспектов холодостойкости хлебных злаков.

4. Разработанная система физколого-биохимических критериев ус-

тойчивости растений к неблагоприятным температурным факторам может быть использована в интродукции и селекции хлебных злаков в связи с оценкой их зимостойкости и созданием способов повышен™ их экоре-еистентности.

6. Отобранные на основе физиологических характеристик две холодостойкие линии пшеницы, производные от сортов югославской селекции HS 2754 и NSR 2, предлагаются к использованию в качестве исходных форм при селекции новых сортов тритикале.

Материалы диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Кириченко Е.Б. Выделение пластид в органических средах и исследование их функциональной деятельности. // Методы выделения хлоропластов. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1970.-С.18-31.

2. Кириченко A.B., Кириченко Е.Б., Смолыгина Л.Д., Сердюк О.П. Состав пигментов репродуктивных органов Zea mays L. // Физиология растений. 197В.-Т.24.-Вып.4.-С.697-701.

3. Кириченко Е.Б. Системный подход в исследованиях фотосинтеза. // Структура науки и механизмы возникновения нового знания. Москва-Обнинск. 1977.-С.172-176.

4. Кириченко Е.Б., Кириченко А.Б., Андреев Л.В. Обмен жирных кислот в генеративных . органах, отличающихся по термоустойчивости злаиов //VII Всесоюзный симпозиум по эмбриологии растений. Часть 3. Наукова думка. Киев. 1978.-С.37-39.

5. Кириченко Е.Б., Кириченко А.Б. Ультраструктура развивающихся пыльников и пыльцевых зерен пшеницы. // Материалы научной конференции по электронной микроскопии. Кишинев: Штиинца. 1978.-С.50-51.

в. Kirichenko E.B., Zlakun A.M., Kirichenko A.B., Bordari V.A. Fractionation of stable carbon isotopes in generative organs of Сз end C* plants.// XIV Internat. Congress of genetics. Contributed paper sessions. Abstracts.p.I. Sect. 13-20. Moscow. 1978. - P.587. .

7. Кириченко Е.Б., Андреев Л.В., Губайдуллина Г.М. Исследование лнпидов вегетативных и генеративных органов озимой ржи методом микрохроматографзга.//Физиология растений.1979.-Т.26.-Вып.6.-С. 12731278.

8. Кириченко Е.Б. Наследование пластидных свойств и получение возых форы растеши!. // Рекомбиногенез и адаптация растений. Кишинев: ЕТНИНЦа. 1979.-С.25-26.

9. Кириченко Е.Б. Проблемы становления новых принципов в гене-тико-сэдекцшшмх исследованиях. // Всесоюзная школа по теории и практике селекции растений. Москва: Изд. ВАСХНИЛ. 1979.-с.3-4.

10.Кириченко Е.Б., Зякун A.M., Бондарь В.А., Кириченко A.B., Беаручко В.В. Соотношение стабильных изотопов углерода (13C/1ZC) в вегетативных и генеративных органах злаковых растений. // Доклады АН СССР. 1980. -Т.250. -N 2. -С.505-508.

11.Кириченко Е.Б. Методологические аспекты исследования изменений растительного ¡мира как компонента природной среды. Пущино: ОНТИ НЦЕй АН СССР. 1980.-10 с.

12.Кириченко Е.Б., Мурзаева C.B., Таукелева Ш.М., Хусаинов М.Б. Активность фотофосфорилирования и фотовосстановления НАДФ у хлор-пластов тритикале и пшеницы. // Физиология растений. 1980.-Т.27. -Вып.5. -С.1041-1046.

13.Кириченко Е.Б. Механизмы терморезистентности и диагностика зимостойкости злаков. // Научно-методические основы селекции сортов интенсивного типа, устойчивых к неблагоприятным условиям климата. Жодино: Изд. Бел. НИИЗ. 1981. -С.21-24.

14.-Кириченко Е.Б. Пластидная наследственность и отдаленная гибридизация злаков. // Всесоюзное совещание по отдаленной гибридизации растений и животных. Москва: Изд. ГБС АН СССР. 1981. -С.205-207.

15.Кириченко Е.Б. Фотосинтез и эколого-энергетичеоаге проблемы растениеводства. Лущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1981. -23 с.

16.Кцриченко Е.Б. Физиолого-биохимические критерии оценки устойчивости хлебных злаков к неблагоприятным факторам. // Экологическая генетика растений и животных. Т.2. Кишинев: Штиинца. 1981. -С. 70-71.

17.Кириченко Е.Б. Состав пигментов генеративных органов и зерновок злаков. // Физиология растений. 1982. -Т.29. -Вып.2. -С.325-331.

18.Кириченко Е.Б. Методологические вопросы самоорганизации фо-тосинтеаирукщих систем. Пущине: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1982. -25 с.

19.Поддубная-Арнольди В.А., Кириченко Е.Б. Физиологические аспекты эмбриональных процессов у покрытосеменных растений. // Журнал общей биологии. 1982. -T.XI II. -N б. -С.799-804.

20.Kirichenko E.B. Properties of plastid apparatus of the leaves, reproductive • organs and generative structures of Angiosperms. // XXI Internat. Horticult. Congress. Hamburg. FRG. Vol.11. 1982. -P.2019.

21.Kirichenko E.B. Recherche sur le developpment des organes reproducteurs des cereales. // Physiol.vegetale. 1983.-Vol.21.-N3.-

P. 367-374.

22.Kirichenko E.B. Properties of plastid apparatus of the leaves and generative organs of Angiosperms. // Proceeding XXI Internet.Horticult. Congress. Hamburg. FR<3. Vol. II.-1983. -P.1115-1123.

23.Кириченко Е.Б. XXI Международный конгресо по садоводству. // Физиол. растений. 1983. -Т.30. -Вып.5. -С.1053-1055.

24.Kirichenko E.B. Development of the plastids in the generative organs and the inheritance of the. plastcme. // VI Intemat. Congress on photosynthesis. Bruxelles. 1983. -P.306. .

25.Кириченко Е.Б., Кириченко А.Б., Андреев Л.В. Состав жирных кислот липидов листьев и генеративных органов кукурузы. // Фиаиол. растений. 1984. -Т.31. -Вып.1. -С.168-174.

26.Кириченко Е.Б. Физико-химические факторы экорезистентности растений в онтогенезе и филогенезе. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1984. -19 с.

27.Кириченко Е.Б., Мурзаева С.В., Хусаинов М.Б. Адаптационные свойства фотосинтетического аппарата тритикале и пшеницы. // 16-ая конференция Европейских биохимических обществ. Москва. 1984. -С.481

28.Кириченко Е.Б., Чернядьев И.И., Доман Н.Г. Состояние и тенденции исследований взаимосвязи фотосинтеза и азотного обмена растений. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1984. -25 с.

29.Кириченко Е.Б., Чернядьев И.И., Воронкова Т.В., Таллибули-на К.К., Доман Н.Г. Активность фиксации углекислоты пыльниками и листьями хлебных злаков. // Доклады АН СССР. 1988. -288. -N 4. -С.1021-1024.

30.Чернядьев И.И., Кириченко Е.Б., Воронкова Т.В., Таллибули-на К.К..Доман Н.Г. Активность фотоассимиляции углекислоты генеративными органами хлебных злаков. // XII научно-координационное совещание стран - членов СЭВ по фотосинтезу. Херцег Нови. 1986. -С.7.

31.Кириченко Е.Б., Чернядьев И.И., Воронкова Т.В., Соколова Р.С. Активность фотосинтетического аппарата орхидей в фазе цветения. // Оизиол. растений. 1989. -Т.38. -Вып.6. -С.710-716.

32.Kirichenko E.B. The state of photosynthetio apparatus during automne and winter periods.// Physiol. Plantarum. 1989. -V.73. -F.3. -Part 2. -P.A166.

33.Kirichenko E.B., Cherniadiev 1.1., Krendeleva Т.Е. Photosynthetio activity of generative organs in cereals and orchids. // XI Intemat. symposium "Embryology and seed

- 4Ь -

reproduction". Leningrad. Hauka. 1990. -P.76.

34.Kirichenko E.B., Veresbaranij I. Developmental ohantres of fatty aoids composition of lipids in wheat anthers and ovaries. // XI Internat, symposium "Embryology and seed reproduction". Leningrad. Nauka. 1990. -P.76.

35.Кириченко Е.Б., Чернядьев И.И., Евтич С.Л., Верешбараньи И. Фотосинтетическая деятельность генеративных органов и оптимизация формирования урожая пшеницы. // Savremena poljoprivreda. Novi Sad.

1990. -V.38. bp.3-4. -Str.245-248.

36.Кириченко Е.Б., Кудрэ А., Вейссейр Ф., Аддад С., Чернядьев И.И. Действие низкой температуры на СОг- газообмен у хлебных злаков. // Доклады АН СССР. 1991. -Т.317. -С.246-251.

37.Кириченко Е.Б., Кудрэ А., Вейссейр Ф. Повышение активности нетто-фотосинтезз и баланса CQz~ газообмена при холодовом стрессе у пшеницы: роль температуры выращивания растений. // Доклады АН СССР.

1991. -Т.317. -С.1020-1023.

38.Kirichenko E.B..Krendeleva T., Koukarskyh G., Nizovskaya N. Structure et activité fonctionnelle des chloroplastes des antheres et de pericarpe des caryopses de ble et de seigle. Comptes Rendu de l'Academie des Sciences de France. Paris. 1992. -T.314.-Serie 3. -P. 365-370.

39.Кириченко Е.Б., Кудрэ A., Вейссейр Ф., Аддад С. Эффект повышения активности нетто-фотосинтеза и баланса СОг-газообмена при холодовом стрессе у озимых злаков. // Экологическая генетика растений, животных и человека. IV Всесоюзная научная конференция. Кишинев: Штиинца. 1991.-С.127.

40.Kirichenko E.B., Cherniadiev I.I., Krendeleva Т.Е. Photosynthetic activity of generative organs in cereals. // XI International symposium "Embryology and seed reproduction". St.Peterbourg. Nauka St-Peterbourg Branch. 1992. -P.266-267.

41.Кириченко Е.Б., Кренделева Т.Е., Кухарских Г.П., Низовс-кая Н.В. Фотохимическая активность хлоропластов пыльников и перикарпия зерновок пшеницы и тритикале. // Фиаиол. растений. 1993. -Т.40. -К 2. -С.250-254.

42.Кириченко Е.Б., Мартынов О.Л. Корреляционные отношения между пигментным потенциалом и биомассой зерновок у исходных форм и гибридов тритикале. // Бюллетень Главного ботанического сада.1993. -Т.168. -С.89-96.

43.Новожилова О.А., Арефьева Л.П.,Кириченко Е.Б.,Семихов В.Ф.,

Прусаков А.Н. Изменение полипептидного состава белков в узлах кущения пшеницы в процессе вимовки.// Бюллетень Главного ботанического сада. 1994.-Вып.169.-С.36-40.

44.Кириченко Е.Б..Чернядьев И.И.,Мартынов О.Л. Фотосинтез генеративных органов тритикале.// Прикладная биохимия и микробиология. 1995.-Т.31.-N 2.-С.204-209.

45.Kirichenko Е.В., Cherniadiev I.I. Effect of unfavorable temperature and exogenous cytokinin on СОг photoassimilation and activity of carboxylative enzymes in generative organs of cereals. //Photosynthesis: from Light to Biosphere. Proceedings of the Xth International Photosynthesis Congress. Vol. III. Montpellier, France, 20-25 august 1995. Ed. by P.Mathis. Kluver Academic publishers. Dordrecht-Boston-London. 1995.-P.925-928.

46.Кириченко Е.Б., Котова Л.М., Котов А.А., Кудрэ А. Изменение содержания индолилуксусной кислоты в узлах кущения пшеницы в осенне-зимне-весенний период. // Бюллетень Главного . ботанического сада. 1995.-Т.171.-С.132-139.

47.Кириченко Е.Б., Котова Л.М., Котов А.А. Фитогормоны в узлах кущения отличающихся по экорезистентности сортов пшеницы в процессе вимовки.//Третья Международная конференция по регуляторам роста и развития растений. М.: МСХА. 1995.-С.15-16.

48.Кириченко Е.Б., Чернядьев И.И. Активность карбоксилируюших ферментов в листьях и генеративных органах хлебных злаков.//Прикладная биохимия и микробиология. 1996.-Т. 32.-N 3.-С.346-351.