Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние электромагнитного излучения на развитие и неспецифическую устойчивость разных генотипов сельскохозяйственных культур

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Влияние электромагнитного излучения на развитие и неспецифическую устойчивость разных генотипов сельскохозяйственных культур"

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

^с4 На правах рукописи

КОРЕНЕВА ИННА ВАСИЛЬЕВНА

V

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ И НЕСПЕЦИФИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗНЫХ ГЕНОТИПОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Специальность: 03.00. 15 — генетика и 03. 00. 05 — биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических паук

Харь« ов-199 6

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Харьковском государственном университете на кафедре генетики и цитологии.

Научный руководитель — академик АН ВШ Украины, доктор биологических наук, профессор В. Г. Шахбазов.

Официальные оппоненты:

— доктор сельскохозяйственных наук, профессор Леонид Васильевич Козубенко;

— доктор физико-математических наук, профессор Леонид Федорович Суходуб.

Ведущая организация — Харьковский государственный аграрный университет.

Защита состоится « /<£• » ф&£/>Си*ЛЯ~ 1997 г.

в « УУ » часов на заседании специализированного совета К 02.02.18 при Харьковском государственном университете (310077, г. Харьков, пл. Свободы, 4, ауд. 3—15).

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ Харьковского государственного университета.

Автореферат разослан « » _199^г.

Ученый секретарь специализированного сов'

кандидат биологических

А. В. НЕКРАСОВА

СШЦАЯ ХАРАКТЕРКСПЖА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды - одна из. наиболее важных категорий, от которой зависит стабильное функционирование агрозкосисгеы, их высокая продуктивность и сохранение генофонда сельскохозяйственных культур. Основоположник учения об иммунитете растений Н.й. Вавилов (1935) считал, что среди мер зациты растений от болезней и вредителей.наиболее радикальным приемом является введение в культуру иммунных сортов. Поддержание еисокого иммунного статуса растений особенно важно в наше время широкого применения ядохимикатов я крайне неблагоприятной экологической обстановки, которая создает иммунный дефицит не только у человека и животных, но и у растений. Поэтому проблема индуцирования устойчивости растений с помощью генетических и средовых факторов приобретает особую актуальность.

С целью повышения устойчивости растений в кастсясгй работе использовали электромагнитное излучение (сШ): рентгеновское и лазерное. Исследования по влиянии этих видов ЭМИ на растения начаты со времени га открытия. Однако несмотря на большой фактический материал о положительном влиянии небольших доз рентгеновского и лазерного излучения на посевные качества семян и продуктивность многих сельскохозяйственных культур, в настоящее время целесообразность их применения для предпосевной обработки семян достаточно не обоснована. Актуальность исследований в этой области связана не только о большой прикладной значимостью, ко и с необходимостью, проведения • фундаментальных исследовании для выявления генетических;. биофизических, а также фигиолого-биохшическнх аспектов бностиыулирущэго ' влияния ЭМИ на растения.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение влияшга небольших доз ЗМИ на развитие, незпедафическую. устойчивость разных генотипов сельскохозяйственных культур для возможного практического использовании данного фактора в систэиа экологически бегопзсного земледелия.

Для дсстючения этой цели необходимо было решить.следующие задачи: - изучить влияние небольших доз импульсного рентгеновского излучения на посевные качества семян различных гэнотипов огурца, морфогенез растений, устойчивость их к корневым гнплям и-повышенной температуре, формирование урожая ( в лабораторных опытах,в условиях теплицы и открытого грунта);

- изучить влияние кратковременного излучения гелий-'неановога лазера • на посевные качества семян различных сельскохозяйственных культур, подобрать оптимальные режимы облучения, стимулирующе ростовые процессы и повышающие устойчивость растений;

- изучить ответные реакции разных генотипов сельскохозяйственных культур на облучение лазером;

- изучить влияние лазерного излучения на повышение неспецифической устойчивости растений;

- исследовать некоторые биофизические и фиэиолого-биохимические изменения в тканях растений под влиянием лазерного излучения;

г провести полевые и производственные испытания влияния лазерного излучения на посевные качества семян различных сельскохозяйственных культур, морфогенез растений, урожайность и устойчивость к неблагоприятным факторам внешней- среды.

Научная накиана работы. Выявлены генетичекие различия ответных реакций различных, сельскохозяйственных культур на электромагнитное облучение семян.

Впервые установлено, что облучение семян Не-Ие лазером, наряду со стимулирующим эффектом, уже в раннюю фазу онтогенеза индуцирует повышение общей неспецифической устойчивости растений. Доказательством этого является термотестирование облученных семян, а также оценка проростков на устойчивость к возбудителям корневых гнилей: облучение семян лазером повышает устойчивость к полулетальной температуре и болезням. , Ответные реакции разных генотипов сельскохозяйственных культур . индивидуальны и связаны с их генетической устойчивостью: более чувствительны к облучен™ слабо- и среднеустой-чивые сорта и гибриды.

Выявлены и изучены некоторые физиолого-биохимические механизмы фотостшулирующего влияния Не-}1е лазера. Показано, что лазерное излучение активирует систему природных антиоксидантов, которые инги-бируйт переписное окисление лшшдов в мембранах и повышают защитные свойства раотений. В качестве показателя индуцированной устойчивости растений изучена активность пероксидазы.

Уотановленно, что небольше дозы рентгеновских . лучей (500Р), стимулирующие ростовые процессы в лабораторных опытах, в условиях теплицы и открытого грунта не оказывают зачетного влияния на продуктивность и устойчивость к болезням разных генотипов огурца.

Эффект индуцирования устойчивости к повышенной температуре и болезням проявляется в отдельных случаях ПОд влиянием более высоких; стимулирующих доз (2500 Р).

Сснпннне полошккп, вшюскндо ка защиту. * ■ ■

1. Изменение ряда количественных признаков сельскохозяйственных растений и генетические различия в реакциях сортов и гибридов на облучение семян небольшими дозами рентгеновских лучей.

2. Стимулирующее влияние и индуцирование общей неспецифической устойчивости разных генотипов сельскохозяйственных культур He-Ne лазером.

3.' Повышение устойчивости мембранных структур клеток и активирование системы природных автисксидантоа под влиянием лазерного излучения.

4. Активирование пероксидазы - как показатель повышения общей неспецифическсй устойчивости, индуцированной Не-Не лазером.

5. Стимулирование роста и развития растений, поникание их продуктивности и неспецифической устойчивости облучением семян Не-Ко лазером и возможность использования этого воздействия в' качестве агротехнического приема при разработке экологически- безопасных технологий в растениеводстве.

Теоретическое значение работа. Изучение влияния 2-х факторов-лааерного излучения и повышенной температуры, а также лазерного излучения и токсического влияния метаболитов возбудитэлей болезней позволило установить важный факт - повышение неспецифической устойчивости растений излучением He-Ne лазера; а исследование уровня пе- . рекис'ного окисления липидов в мембранах, изменения содержания биологически активных метаболитов-антаоксидантов обосновать- его на клеточном и молекулярном уровнях. Полученные результаты вносят вклад в познание механизмов генетических различии резкций'растений на лазерное излучение и теоретически обосновывают положительное" влияние и целесообразность использования лаэеров s практике растениеводства. ;;" -'Г; '

Практическая ценность работы. Результаты поАйвых опытов показали высокую зффективясоть облучения семян различных сельскохозяйственных культур светом лазера для пойыаания их ypcmai; костя и устойчивости к болезням.

Применение лазеров в сельском хоаялстве позволит улучнкть экологическое состояние в агроцэнозах к значительно снизить й продук-

тах растениеводства остатка минеральных удобрений и пестицидов.

Апробоцлл работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 1-м съезде Украинского биофизического общества (Киев, 1994), научно-практичекой конференции по применении лазеров в медицине и биологии ( Ялта, 1994), IV-ой научно-практической конференции по применению лазеров в медицине и биологии ( Львов, 1995), конференции по региональным проблема,! природопользования и экологии В Украине '( Харьков, 1994), У-ой научно-практической конференции по применению лазеров в медицине и биологии ( Харьков, 1994), конференции молодых ученых биологического факультета ( Харьков, 1095), \'1-ой Международной научно-практической конференции по применению лазеров в медицине и биологии ( Ялта, 1996).

Публшацш. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит иа введения, главы " Обзор-литературы1', главы "Объекты и методы исследований", трех глав "Результаты и их обсуждение"* заключения, выводов, описка литературы включающего 227 наименований. Работа изложена на 162 стр., 27 рисунках и 30 таблицах.

Условия, объекты и методы исследований. Работа выполнялась в 1591-1995 гг. на кафедре генетики и цитологии, микологии и фитоим-мунологии .Харьковского госуниверситета, а также в опытных хозяйствах институтов УААН: . овощеводства и бахчеводства, почвоведения и агрохимии, института растениеводства им. В.Я. Юрьева, а также Харьковского аграрного .университета . Производственные исследования, проводились в совхозах Харьковской и Полтавской областей.

Объектами исследований были семена сельскохозяйственных растений разных генотипов овощных, зерновых и технических культур.•

Для изучения влияния рентгеновских лучей семена облучали жест-_9 ними рентгеновски!®! лучами 'в импульсном режиме мощностью 10 - 10 рад/сек., в диапазоне доз от БЙО-ЗООО Р.

Тля изучения влияния лазерных лучей семена облучели Не-Мэ лазером ЛГН-111 с длиной волны 0,633 мкм, мощностью 25мВт и плотностью мощности 20 мВт/ см1, работающим в непрерывном режиме и при разных ' экспозициях (от 1,5 сек до 15 сек) в несколько циклов (от 1 до 3 дней).Контролем служили необлученные семена.

О влиянии электромагнитного излучения на ростовые процессы судили по энергии прорастания, всхожесть и длине проростков. Оценку

устойчивссти к белой гнили и фузариозкому увядания проводили в 7-10 дневных проростках лабораторным экспресс-методом с использованием культуральшх фильтратов патогена ( Переверзева, 1989). Степень неспеци$ической устойчивости растений изучали методом термотестйро- ■ вания (Шахбаэов, Попель, 1364; Иакбазаз, 1975,1976).

Перекидное окисление липидов в мэмбранзх клеток определяли по накоплении мзлонозого диальдегида в митохондриях И цитозоле из листьев 10-дневных проростков огурца и подсолнечника (Владимиров, Арчаков, 1972). • , .

Кинетику активности лэроксидззы и голифенмняюйдагы определяли сп<згеграфатсметрическяы методом ( на OS-26) при окислении пирогаллола lA_ = 0,430 мкм) и пирокатехина (Ji_ =0,420икм) через каждые 20 сек. в течение 2-х миьут. 0 повкшеЕии устойчивости проростков судили по активности пэроксидазы, которую определяли на КФК-3 по Вояр-кину ( Гаврилекко и др.,197Б). Содержание активных метаболитов'определяли: белок-по Лоури, общее содержание фенольных соединений -по хлорсгеконой кислоте; хоксферолса-фотокопоримзтричеслш методом; содержание хлорофилла и каропшоидав - на СФ-26 при дли&ах вогн, соответствующе максимальному поглощению; концентрации пигментов' рассчитывали по уравнениям Вегштейна и Хольма для 100 % ацетона (Ермаков и др., 1987). Результаты лабораторных опытов обработаны статистически по Стьюдечту-Фшеру (Доспехов, 1970). '

Полевые исследования по влиянию ЭШ на растения проводили на опытном поле института овощеводства и бахчеводства, в НИИ почвоведения и агрохимии. В производственных опытах использовали модернизированную лагерную установку Львов "Электрояика-1" с.тремя, пзрал-лельно устаюзлгнными He-Ne лазерами. В опытач учитывали- рост и развитие растений, пораженность.болезнями и продуктивность по общепринятым методикам. . • ' .

решьтлты исследований и их оесузщше г. влияние рппггвжят лучей м рсстош првщхи, про&'к-

тншйсть н иейпщшяешю '/ctoímsootl рлотшнй разним г1шпш0в огурца.

В лабораторных опытах влияние рентгеновских лучей изучали на семенах разных генотипов огурца. Установлено, «о дозы от 500 F до 2500 Р улучшают посевные качества сеши, дога 3000 Р ингпбирует ростовые процессы.

-а-

Реэудьтаты лабораторных исследований показали, что ответные реакции на облучение разных генотипов огурца различны и связаны с их генетической устойчивостью. Более чувствительны к облучению менее устойчивые сорта и гибриды. Повышенную чувствительность проявляли более " старые" семена. Так, облучение воздушна-сухих семян сорта Нежинский ( урожай 1983 г.) дозой 600 Р оказывало значительное стимулирующее влияние: анергия прорастания увеличивалась в 2,2 раза по сравнению с контролем, всхожесть в 2 раза, длина проростков - в Б раз. Менее значительный стимулирующий аффект получен при облучении дозами 500 Р и 2500 Р семян сорта Витязь; сорт Северский проявлял высокую устойчивость к рентгеновским лучам - все ростовые показатели оставались на уровне контроля. Неоднозначные ответные реакции наблюдались такие при облучении гибридных семян Зозуля, Криница, Талан, Бажаный.

Оценка устойчивости прорсютков огурца разных генотипов к белой гнили после облучения семян показала, что доза 500 Р не повышала устойчивости сортов и гибридов к болезни. Повышение устойчивости наблюдалось в отдельных случаях в интервале доз (2500 Р-3000 Р).При облучении семян гибрида Зозуля дозой Й500 Р устойчивость проростков к белой гнили повышалась на 26 X, па сравнению с контролем. Во всех остальных вариантах ( гибрид Криница, сорта - Северский и Витязь) -устойчивость снижалась, соответственно, на 34Х, 7%, 20%.

Определение теплоустойчивости разных генотипов огурца методом термотестирования также показало, что облучение семян дозой 500 Р не повышало устойчивости к полулетальной температуре. Доза 2500 Р в отдельных вариантах повышала теплоустойчивость (у сорта Витязь - на 30Х,у гибрида Криница - на 107.). Теплоустойчивость семян сорта Северский под влиянием изучаемых доз рентгеновских лучей не изменялась по сравнению с контролем.'

Неоднозначное влияние рентгеновских лучей отмечалось нами и в условиях теплицы. Дозы 500 Р и 2500 Р на всех трех гибридах - Зозуля, Талан, Бажаный вызывали угнетение ростовых процессов: уменьшение высоты отебля, площади фотосинтеэирующей поверхности листьев. Облучение семян дозой 2500 Р вызывало отклонения в морфогенезе: в то время, как растения гибрида Зоауля выглядели внешне здоровыми, у гибрида Бажаный листья были слегка гофрированы, у гибрида Талан -гофрированнсють более выражена, рост жилок задерживался, листья приобретали аномальную форму, были с хлорозными пятнами, а • также

отмэчалась гетерогенность плодов (гладкие и иероховатые). Под влиянием рентгеновских лучей четко просматривается уменьшение общего числа цветков у гибридов Талзн и Бзланый, в также уменьшение количества мужскзк цветков у всех трех гибридов. Особый интерес представляют результаты по гибриду Зозуля. Общее количество цветков а контроле и в опытных вариантах остается постоянным, а уменьшение числа мухских цветков идет одновременно с увеличением количества ленских, т.е. под влиянием радиации происходило изменение соотношения полов цветкоз. В результате продуктивность растений при облучении дозой 500 Р повысилась по сравнению с контролем в 1,7 раза, а в варианте 2500 Р - более чец в 2 раза. Причем плодоношение в атом варианте начиналось на 13 дней раньие, чем в остальных. Полученные результаты имеют кзучно-прзктлческсе значение, т.к. открывают возможность управления полом растеши.

Закономерность повышения устойчивости при облучении семян дозой 2500 Р, отмечаемая в лабораторных опытах, проявлялась и в условиях теплицы. Тач, когда контрольные и облученные дозой 500 Р растения были поражены белой гнилью на уровне 2-х, 3-х, и даже 4-х баллов, у растеши, облученных дозой 2500 Р, поражение Еыше второго бзлла не наблюдалось, а у гибрида Тачан часть растений была совершенно здоровой.

Облучение__семян сортов Витязь и Северский и гибрзда Криница оказывала л о лежите ль нее влияние на их посевные качества в условиях открытого грунта, полеват всхохесть в опытных варианта;-: повышалась. Однако в дальнейшем наблюдалось угнетение ростовых процессов, . уменьшение длины центрального стебля и плошэди фатаеннтезирущей " поверхности, количества мужских и же-неких цветков, что сказалось на продуктивности.

Устойчивость к развитию переноопороза в фазу_ цветения п'од влиянием рентгеновских лучей у сортов и гибрида в полевых опытах также снижалась. Очевидно для сортов и гибридов открытого грунта стимулирующими и повышающими устойчивость могут быть более низкие дозы' рентгеновских лучей, т.к. а этом случае растения подвергается влиянию естественного радиационного фока и других внешних факторов.

г. ттше ллвериаю излучения ад рдзшне и еезпецяяическув

УСТОЙЧИВОСТЬ СЕЛЬажтзМСТВЕШЩХ растений.

Генетические различия в рэакцштх растений па сйлучшше семян Еа-Нй лааерш.

Значительные генетические различия выявлены в ответных реакциях разных сортов и гибридов на облучение семян Не-Ме лазером. Стимулирующее влияние этого вида ЭМИ 'зависит как от дозы облучения, так и от генетической устойчивости семян и исходного состояния, сорт .¡образцов. Существенно улучшаются под влиянием облучения посевные качества долго хранившихся семян; более чувствительны к облучению лазером менее устойчивые сорта и гибриды. Для основных зерновых, овощных и технических культур подобраны стимулирующее дозы, значительно различающиеся по времени экспозиции, дням облучения и срокам высева семян посла облучения (через 1, 3, Б и т.д. дней), что позволило найти оптимальные режимы и предложить производству методические рекомендации..

Влияние лазерного излучения иа индуцирование устойчивости растений к бшшаням.

Сравнительная оценка устойчивости '7-дневных проростков огурца к белой гнили и фуеариоаному увяданию экспресс-методом показала, что в норме сорт Северский значительно превосходит по устойчивости гибрид Московский тепличный. Предварительное облучение семян лазером позволило установить достоверное повышение устойчивости проростков этих сортообрзэцов при облучении в течение 1,5 сек. Эта доза оказалась наиболее эффективной как для стимуляции ростовых процессов, так и для индуцирования устойчивости к болезням. При этой устойчивость проростков гибрида Московский тепличный повышалось в боль: зй степени по сравнению с сортом Северский. Повышение устойчивости проростков подсолнечника к бедой гнили и фузариозному увяданию отмечено для сорта Харьковскии-З и гибрида Одесский-123. Оптимальными вариантами для повышения устойчивости к белой гнили были: для сорта Харьковский-3 - 3,0 и 5,0 сек., а для гибрида Одесский -123 - 1,5 сек. Более аффективным для повышения устойчивости этих сортообрзэцов подсолнечника к фузариозному увяданию.было облучение в течение двух и трех дней по 1,5 и 5,0 сек.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ответные реакции сортов и гибридов на.облучение сем л лазером'индивидуальны и опредэдявтся'.их исходной генеи^ческой устойчивость«}.

Генетическая норма реакции на високугс тешературу и павшаенка устойчивости растений под влиянием Нэ-Ыо лазера.

Сравнительное изучение теплоустойчивости семян разных генотипов огурца методом термотестирснания.показало, что в норме изучаемые сорта и гибриды в значительной степени различаются отношением к высокой температуре / табл. 1/

Таблица 1

Теплоустойчивость разных геиостшоп огурца

Сортсебраэцы 1 Генотип 1 Температура /ДЦэ-0 "С/

Ракета сорт '. 52,0 '

Криница гибрид 61,0

Северский сорт 60,5

Витязь сорт 59,5

Харьковский сорт 56,5

Нежинский сорт 55.0

Майский гибрид 55,0

Московский тепличный гибрид 54",5

Полулетальная температура /табл. 1/ для различных сортов и гибридов колеблется в широких пределах - от 54,5°С до ь?.вС.Полученные нами данные коррелируют с устойчивостью этих генотипов огурца к белой гнили (ПереЕерэеаа, 1987).

Предварительное облучение семян огурца лазером повышало их теплоустойчивость. Причем, в большей степени повышалась устойчи-1 зссть менее устойчивых сортов и гибридов. Так, при термотейтирова-нии облученных семян /t'-57°С/.в значительной степени повышалась устойчивость сорта Харьковский: энергия прорастания увеличилась по сравнению с температурном контролем на 20%,всхожесть - на 30%, тогда как у сорта Витязь - на 12,5 и 10Z, соответственно. В отношении гибридов наблюдалась аналогичная картина: в большей степени облучение семян лазерам повыпало .устойчивость гибрида Московский тепличный с Солее низкой исходной генетической уотс лчивоотью, по сравнению с гибридом Кргапцз. •'

Аналогичные результаты получены дла разних генотипов подсол--нечника. Причем, обработка семян подсолнечника лазером и потаенной температурой падкостью сдерживала проявление семенной инфс-гч:;: з раннюю фазу онтогенеза.

Перекисное окколегаш лшотдоз и содержание акжвних ыета&шггав в проростиах огурца и подсолнечника поело аблучешш семян лааерам.

Состояние клеточных, мембран живых организмов во многом определяет интенсивность метаболизма и устойчивость к различного рода стрессам. Результаты изучения перекисного окисления липидов в митохонд-риальных мембранах 10-дневных пророатков огурца и подсолнечника при облучении семян лазером показали, что в более устойчивых сортах подсолнечника (Лидер) и огурца ( Дальневосточный) содержание малонового диальдегида (ЩА) в опытных вариантах, по сравнен™ с контролем, снижается. Это свидетельствует о том, что перэкисное окисление липидов в опытных вариантах вдет менее интенсивно, особенно под влиянием оптимальных стимулирующих доз облучения ( время экспозиции - 1,5 и 3,0 сек.). '

В менее, устойчивых сортообразцах подсолнечника ( гибрид Самб-ред) и огурца (сорт Харьковский) содержание МДА в опытных вариантах позывается, что свидетельствует о меньшей способности их мембранных структур к защите в отгет на внешние воздействия.

Известно, что уровень перекисного окисления липидов в мембранах регулируется природными антиоксидантами - биологически активными веществами (БАВ), способными тормозить окислительные свободно-радикальные процессы. К ним относятся, прежде всего, белки и фе-нольные соединения. Важная роль среди биоантиоксидантов неферментной, системы принадлежит также токоферолам, каротиноидам и другим пигментам.

Результаты определения содержания БАВ в проростках подсолнечника и огурца показали, что под действием лазерного'излучения во всех опытных вариантах увеличивается общее содержание белков. Наиболее существенное повышение белка, почти в 2 раза, отмечено при облучении семян огурца (сорт Дальневосточный) оптимальной стимулирующей дозой (1,5 сек.) и, болев чем в 2 раза, подсолнечника (сорт Лидер) - 3,0 сек., что свидетельствует о повышении под влиянием облучения уровня синтетических процессов.

Сбщэе содержание фенольных соединений под влиянием лазерного излучения изменяется неоднозначно. В более устойчивых сортообразцах наблюдается повышение этих активных метаболитов, по сравнению с контролем: проростках подсолнечника сорта Лидер (3,0 сек.) - в 1,6 раза; сорт Дальневосточный (1,5 сек.) - в 1,3 ¿аза. В менее устойчивых сортообразцах огурца, и подсолнечника содержание фенольных соединен;« в опытных вариантах изменяется незначительно,

Под влиянием различных доз лазерного излучения в 10-ти дневных проростках подсолнечника сорта Харьковский-3 идет накопление содержания токоферолов, кзротиноидов и хлорофилла, что свидетельствует об активировании лазером системы природных антиоксидантов.

аланягэ лазерного излучения на активность оксидаз п проростиая огурца и подсолнечника разных генотипов. Еатаая роль в явлениях устойчивости растений'принадлежит оксидазам, представляющим систему антиоксидантной защиты.

Изучение кинетики активности оксидаз в проростках огурца и подсолнечника после облучения сеняь Не-Ме лазером показало, что лазерное излучение активирует систему оксидаз / рис. 1* 2, 3, 4/. Максимум активности пероксвдазы совпадает с оптимальными стимулирующими дозами. Для более устойчивых сортообразцов огурца ("Дальневосточный) и подсолнечника (Лидер) /рис. 2, 4/ характерно двухпико-вое повышение пероксидааы: через 40 сек.- в 2 раза, а затем, после резкого снижения на 60 сек., второе активирование в 4,5 раза, по сравнению о контролем и другими вариантами.

Изучение активности пероксидааы при совместном влиянии лазерного излучения и метаболитов возбудителей, а также лазерного излучения и повышенной температуры в проростках разных генотипов подсолнечника, показало неоднозначные ответные реакции сорта Харьковский - 3 и гибрида Одесский-123 на влияние этих факторов и помогло определить эффективные дозы для повышения неспецифичеоглй устойчивости растений /рио. 5,6,7,8,/.

Большую чувствительность к облучению лазером проявлял слабоустойчивый к болезням гибрид Одесский -123 /рис. 8/. Максимум активирования пероксидаэы, почти в 8 раз, по'сравнению с контролем, отмечен в варианте 6-1(время экспслщии 3,0 сек.), эффективными были дозы 3-1; 3-3 ( 1,5 сек.х 1 день; 5,0 сек.х 3 дня). Облучение семян гибрида Одесский-183 в большей степени повышало устойчивость к высокой температуре /рис. б/. Наиболее эффективными являлись до-зы:3-1; 6-1; 30-1; 3-2 (1,5; 3,0 15,0 сек. и 1,5 х 2 дня).

У сорта Харьковский -3 /рис. 5/ активность пероксвдазы под влиянием повышенной температуры и лазера увеличивалась больше, по сравнению с облучением лазером. Но во всех вариантах облучения, за исключением 3-2,активность, пероксвдазы была пике, чем в температурном * контроле, что подчеркивает высокую генетическую устойчивость этого сорта.

Самбрэд

£о Но бе В о «а 'го

£ ♦к

I

Лидер

2£о 220 480

1чо

<оо

Со

¿.СЕ*

40 Ао со ¿о «*> <го

Рко.1-2 Вяияннз лазерного »¡алучэшш на активность пароишщазы а праросткаж рознык генотипов подсолкечшгиа.

ИарышнакиЯ

Даль ксвоаточиый

Ккэ. 3-4 Влггяииа лазерного каяучеиня на активность кероксядзпм в проростках разных генотипов огурца.

Хар&повсгвЛ -3

ОдеесялЛ

к:

1.0

0,5

■¿,се<

го во (оо геа

<оо <чо

Рпа. 0-0 влияние лазерного шлучэшш и повышенной теыператури на активность пзрансмдази в проростлан подсолнечника разши генотипов.

Нарыювсиий-З

Одоссккй -1ЕЗ

го 6о 'ОО 1<ю но

Зо бо 'СО 1Ю цо

Рис. 7-8 Клшнше лазерного кзлучеиия' и иетаболитаз возбудителей болезней на активность пороиоидааи в прорсотказ подсолнечника разных генотипов.

Полученные результаты свидетельствуют о сходстве защитных реакций растительных обьектов в экстремальных условиях и подтверждают данные об индуцировании общей неспецифической устойчивости растений под ыиянием лазерного излучения. Изучение активности пероксидазы в 10-дневных проростках озимой пшеницы (сорт Славянка) и ржи (сорт Харьковский-86) через 2 месяца после облучения семян этих культур различными дозами He-Ne лазера показало, что импульс, полученный семенами сохраняется в течение 2-х месяцев и подтверждает возможность использования перокоидазы в качестве маркера повышения индуцированной устойчивости.

з. влияние лазерного изпучения на утшЬюать и устойчивость

некоторых зерновых культур к болезням.

Облученные семена овса высевали на различных фонах минеральных удобрений и микроэлементов. Облучение семян ( 5,0 сек.) во всех вариантах, за исключением фона РК /фосфор, калий/ с запасным внесением микроэлементов, повышало урожай овса. Прибавка урожая в различных вариантах составила 3,2 ц/га; 4,4 ц/га; 6,5 ц/га. Максимальную прибавку урожая (11 ц/га) получили при обработке семян лазером на фоне 0,5 гК, при локальном внесении микроэлементов. Запасное внесение микроэлементов было неэффективным, урожай в опыте был ниже- на 10,0 ц/га,~ чем в контроле. В варианте: облучение семян лазером и выращивание без минеральных удобрений и микроэлементов, прибавка урохая составила 23,6 ц/га. Полученные результаты свидетельствуют в пользу применения лазерного излучения на низких фонах минеральных удобрений и микроэлементов.

При изучении влияния лазерного излучения на урожай гречихи семена облучали He-Ne лазером (3,0 сек.). В производственных условиях учитывали вео снопа, растительных остатков, массу 1000 семян, урожайность, проводили визуальные наблюдения за состоянием посевов в период вегетации. Лазерное излучение оказало положительное влияние на формирование урожая, который повысился на S2£ по ' сравнению с контролем. , Масса 1000 семян такие в 2 раза больше в варианте с облучением, что свидетельствует о повышении качества урожая..

В производственных опытах облучение семян озимой пшеницы сор-га Донской полукарлик на 16Х снижало пораженность пыльной головней, прибавка урожая составила 2,1 ц/га на площади 68 га. Наибольшую эффективность показала совместное применение лазерного излучения и биологических препаратов для защиты растений от болезней(триходер-

мин,трихотецин): пораженность головней снижалась на 50%, прибавка урожая составила 5 ц/га на площади 182 га.

гегогендлции производству.

Лазерное излучение можно рекомендовать в качестве агротехнического приема для улучшения качества посевного материала, повышения устойчивости растений и получения экологически чистой продукции растениеводства.

Лазерное излучение индуцирует повышение общей неспецифической устойчивости растений, поэтому более эффективно применение этого приема на сортообразцах с пониженной генетической устойчивостью, а также совместно с биологическими препаратами для защиты растений от балезней.

Подобранные нами режимы облучения необходимо испольэозать с учетом генетических и физиологических особенностей семян, а также фитопатологической экспертизы.

ВЫВОДЫ

1. Стимулирующее влияние малых доз рентгеновских лучей (500 Р) проявляется на ранних этапах онтогенеза растений. В условиях теплицы и открытого грунта после облучения наблюдается угнетение ростовых процессов, снижение продуктивности и устойчивости растений.

2. Возможность индуцирования повышения неспецифической устойчивости установлена в условиях теплицы под влиянием более высоких доз(2500 Р), что сопровождалось изменением морфологических признаков отдельных генотипов огурца и повышением урожайности. Увеличение количества женских цветков, в результате смещения соотношения полов у гибрида Зозуля, позволило повысить урожай на 112% по сравнению с контролем. В условиях открытого грунта, под влиянием этой дозы, наблюдалось угнетение ростовых процессов, снижение продуктивности и устойчивости разных генотипов огурца.-

3. Значительные генетические различия обнаружены при облучении семян разных культур He-Ne лазером. Установлено, что лззерное излучение, наряду со стимулирующим влиянием на ростовые процессы, повышает устойчивость к болезням и полулетальной температуре, т.'е. индуцирует повышение общей неспецифической устойчивости растений.

4. Ответные реакции на лазерное облучение разных генотипов сельскохозяйственных культур определяются их исходной генетической устойчивостью и состоянием семян (сроком и условиями' хранения, влажностью и т.п.). Облучение семян обычно компенсирует пониженную генетическую устойчивость.

Б. Повшение устойчивости растений под влиянием лазерного излучения, по-видимому, связано с активированием системы природных ангиоксидантов и снижением уровня перекисного окисления липидов я проя~ляется в повышении общего содержания белков, фенольных соединений, хлорофидлов, каротиновдов, токоферолов.

Б. Лазерное излучение активирует таете ферментные антиокси-дантные системы защиты растений, о чем свидетельствует значительное повышение уровня активности пероксидазы под влиянием различных доз, а также в результате совместного воздействия лазерного излучения, повышенной температуры и метаболитов возбудителей болезней.

. 7. Проведенные исследования указывают на глубокие изменения метаболизма растений под влиянием облучения и дополняют существующие представления о природе неспецифической устойчивости и стимулирующего влияния ЗМ излучений. Интегральны.« показателем неспецифической устойчивости, индуцированной ЭМИ, может быть термотестирование семян, а также определение активности пероксидазы.

10. ■ Результаты полевых и производственных опытов подтвердили высокую эффективность применения лазерного излучения в практике растениеводства и позволили предложить производству научно-методические рекомендации по предпосевному облучению семян Не-Ме лазером.

Сппссд работ, опублшованннх по теме диссертации.

1. Коренева И.В., Переверзева В.Ф., Шахбазов В.Г. Генетическая норма реакции на высокую температуру и повышение .теплоустойчивости растений под влиянием Не-Ке лазера// Депонированная, 1996. -N 19-52-от 23.ID.96.

2. КоренеЕа И.В., Переверзева В.Ф. 'Влияние Не-Не лазера на активность оксидаз в проростках огурца и подсолничнека// Депонированная, 1996.- N 19-53 от 23.10.96. ■

3.Коренева И.В. Влияние рентгеновских лучей на ростовые процессы, продуктивность и неспецифическую устойчивость растений огурца/ /Сборник научных работ аспирантов ХГУ.- Харьков, 1332.-с.25-29.

4.Переверзева Е.Ф. /Коренева И.В. и .др. Влияние электромагнитного излучения на рост и развитие растений /Отчет о НИР.- 1993.N гос.регистрации УА 01008700Р. - с.13-16.

5.Шр£верзева В.Ф. ,Коробов A.M., Коренева И.В., Прудниксга Т.И. Вкологическое земледелие в условиях Украины// Материалы конф. Рег1ональн1 проблем» . природокористування та екологП в Укрз1~ н1.-Харьков, 1994. -с.74.

б.Переверзева В.Ф.»Коробов A.M.,Коренева К.В. Применение ла-

зерного излучения в растениеводстве// Материалы научно-практ. конф. Применение лазеров в медицин, и биологии.- Харьков,' 1994. -с. 85-86.

7. Коренева I.B., Переверзева В.Ф., Коробов A.M., Иахбазов В.Г. Бплив лазерного випром1нювання на роэвиток i неспециф1чну OTiíiKicTb деяких с1льськогосподарських культур// 1-й з'авд Укра-1нського 6io$l3i-riHoro товариства.-Ки1в, Тез. доп., 1994.- с. 123-124.

8. Коренева I.B., Переверзева В.Ф. Лазерне опром1нювання на-о!ння 1 cTiñKlcTb мембранних структур рослин/' 1-й з"'1зд Укра1нсь-кого 6io$i3H4Horo товариства.- Kii'íb, Тез.доп., 1994. - с. 12Б.

*9. Переверзева В. Ф., Корсбов A.M., Коренева Л.В., Прудникова Т.И. Лазерные технологии и экологически безопасное земледелие// Материалы научно-практ. конф. Применение лазеров в медицине и биологии.- Ялта, 1994. -с. 46-48.

10. Никольченко З.Т. , Фурменкова Н.В., Коробов A.M., Ходорова Н.В., Переверзева В.Ф., Коренева И.В. Результаты действия ге; т-яе-онового лазера на адаптативные признаки, частоту мутационного процесса н содержание нуклеиновых кислот у Drosophíla melanogaster Md// Материалы научно-практ. конф. Применение лазеров в медицине и биологии.- Ялта, 1994.- с. 49-50.

11. Переверзева В.Ф. , Коробов A.M., Коренева И.В., Прудникова Т.И. Лазерное излучение в системе биоземледелия// Мат. риалы IV нау-ково-практ.. конф. Застосування лазер1в в медицин! та бд.ологН.- Ль-в1в, 1995. - с. 183-184.

12. Коренева И.В., Переверзева В.Ф., Шахбазов В.Г. Влияние лазерного излучения на теплоустойчивость растений// Материалы IV нау-ково-практ. конф. Застосування лазер1в в медицин!/га б1ологП.- Ль-bíb, 1995. -с. 185-186.

13. Переверзева В.Ф., Коренева И.В. Влияние лазерного излучения на урожайность некоторых зерновых.культур/ Отчет о НИР, 1995. -N roo. регистрации 0194)1021372 от 10.10.94.- с. 54-57.

14. Мартыненко H.H., Коренева И.В., Переверзева В.Ф. Активность амилаз в проростках кукурузы после облучения семян Не-Ме лазером// Материалы VII Междунар. научно-практ. ^онф. Применение лазеров в медицине и биологии.- Ялта, 1996. -с. 123-124.

* 15. Акулов А.Ю., Прудникова Т.И., Коренева И.В., Переверзева В.Ф. Влияние лазерного излучения на семенную инфекция и урожай// Материалы VII Междунар. научно-практ. конф. Применение лазеров в медицине и биологии.- Ялта, 1996. - с. 124-125.

Koreneva Inna Vasilievna. Effects of electromagnetic irradiation on the development and unspecific stability of different genotypes of farm crops. Thesis for academic degTee of Candidate of Science in Biology. Speciality D3.DD.15-Genetics and 03.00.05-Biop-hysics (manyscript). Kharkov State University, Kharkov, 1996.

Defended are the manuscript and 15 publications in" which the g-enetical differences in unspecific stability manifestation and other quantitative characteristics of sorts and hybrids of various farm crops under normal conditions-and under the influence of different types of electromagnetic irradiation (EMI) are presented. It was ditermined for the first time that the irradiation of seeds by the He-Ne laser causes the improvement of general unspecific stability of plants. It was demonstrated that laser beams activate the system af natural antioxidants Yihich regulate lipid peroxide oxidation and improve the properties of plants.

Коренева 1нна Васял1вна. Бплив еле кторомаг н i т ног о випромхню-вання па розвитск та неслециф!чну ст1йк1сть р1эннх генотип!в с1льськогосподарських культур. Дисертац1я у тгляд! рукопису на здобуття вченого стуиеня кандидата б1алог1чних наук за спещ.альи1с-тю 03.00.15-генетика та 03.00.05-б1оф1зикз. Харшвський державний ун!верситет, XapKiB, 1996.

Основнйи'3MicT дисертацП викладено у 15 роботах. Вивченз ге-нетичн1 BiflMiHHocTi в проявлениях неспецифхчнох CTiiiKOCTi та iinmx к1льк1сних ознак copTiB та ri6pHfliB багатьох с1льськогосподарських культур в норм1 та п!д впливом р1зних влд1е електомагн1тного випро-м!кювання (ЕМВ). Вперше встановлено, шр опром^вання нас1ння Не-Ме лазером вйкликае п1двищення ззгально! неспециф1чно1 CTiiiKOCTi рос-лин. Показано, щэ npoMeHi лазера акгивують систему природних анти-оксидатв, Koipi регуляють пероксидне окисления л!пшв i п1двишу-ють saxHCHi властиЁост1 росдин.

Клмчов1 слава; рослини, генотгаи, ренгеМвське та лазерне вип-pÔMiiKisaHHH, температура, кеспещ^1чна criiiKicTb рослин, продуктивность.