Генетическая и фитогормональная регуляция архитектоники урожая вишен в связи с водным режимом Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСОВ КЛЕТОЧНЫХ ПАТОЛОГИЙ В КУРСЕ ЦИТОЛОГИИ

© М.В. Коновалова

В результате интенсивного развития многих направлений современной клеточной и молекулярной биологии становится очевидным тот факт, что причинами многих распрастраненных в наше время заболеваний. а также и более редких, являются те или иные деффекты клегок или их отдельных частей и компонентов: органелл и других субклеточных структур. Главные причины некоторых клеточных расстройств обусловлены аномалиями более тонкого порядка - молекулярными расстройствами, связанными с дефектами тех или иных генов, а потому ведут к развитию серьезных наследственных заболеваний. Другие же «болезни клетки» являются приобретенными и возникают за счет нарушений функционирования тех или иных ее частей под воздействием каких-либо внешних факторов или причин внутреннего порядка, например, связанных со старением организма.

При изучении отдельных вопросов курса цитологии. касающихся характеристики структуры или функционирования некоторых частей клетки (компоненты поверхностного аппарата клетки, некоторые органел-лы, включения, а также процессы клеточного деления и др.), мы стараемся дать определенные сведения о тех или иных патологических состояниях организма человека, связанных с нарушениями •этих процессов или

структур. С одной стороны, тго вызывает интерес к цитологии как к учебному предмету, а с другой стороны, знакомит с некотором!! прикладными аспектами цитологического курса. Такие сведения позволяют также выявить межпредметные связи цитологии с другими учебными дисциплинами биологического цикла: генетикой, молекулярной биологией, биохимией, иммунологией. физиологией человека и др.

Приведем пример использования подобного рода знаний. При изучении деятельности лизосом мы обращаем внимание на тот факт, что в настоящее время, когда медики перешли на молекулярный и субклеточный уровни исследований, выяснилось, что многие болезни являются проявлением какого-либо пищеварительного расстройства, поражающего определенные клетки. Так называемые «лизосомныс болезни» можно подразделить на три основные группы:

1) болезни накопления, связанные с дефицитом или полным отсутствием каких-либо лизосомальных ферментов и вызывающие перегрузку лизосом непереваренными продуктами (например, болезнь Тея-Сакса, или амавротическая идиотия); 2) болезни, связанные с выбросом лизосомальных ферментов (например, ревматоидный артрит): болезни выброса содержимого лизосом в клетку (например, еелнкоз).

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И ФИТОГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АРХИТЕКТОНИКИ УРОЖАЯ ВИШЕН В СВЯЗИ С ВОДНЫМ РЕЖИМОМ

© И.П. Спицып, Д.И. Снпцып, АЛО. Ладехнп

Термин «архитектоника» заимствован нами у архитекторов и, в буквальном смысле слова, обозначает закладку, рост, развитие и созревание главных и второстепенных элементов будущего урожая, закономерно ПОВТОРЯЮЩУЮСЯ ВЗаИМОСВЯЗЬ В СМеНе ЦИТО-эмбриологичееких, анатомических, морфологических и фенологических структур, своеобразных живых строительных конструкций органов размножения у вишен. Изучены растения, относящиеся к роду Cerasus (вишни), включая наиболее широко распространенные виды: Cerasus vulgaris, Cerasus avium, Cerasus fruticosa, Cerasus tnahaleb, Cerasus hessey. Cerasus pensilvanica, а также вишне-черешневые гибриды селекции С,В. Жукова. Е.Н. Харитоновой.

О.С Жукова |1|.

Как показали полевые и лабораторные исследования, архитектоника формирования урожая у всех перечисленных вишен рода Cerasus одинакова и представляет собой строго закономерную смену одного блока

репродуктивных органов другими, повторяющую из года в год полицикличность вегетативного онтогенеза растений |2, 3,4).

Нами установлено, что этапы архитектоники урожая у вишен находятся под контролем генотипов растений, определяющих фитогормональную регуляцию, в свою очередь, зависящую от нормы реакции генотипа на экологические факторы внешней среды: цитокини-пы заменяются ауксином, затем этиленом и абсцизовой кислотой (АЬК).

В ранних публикациях мы отмечали, что у вишен выделено шесть этапов архитектоники будущего урожая, каждый из которых включает определенную сумму генов, составляющих свой еупергенный (полигонный) комплекс [2, 4|. Трансформируя сведения о генной структуре регуляции роста, развития и формирования репродуктивных органов вишен, генетическую конструкцию архитектоники будущего урожая можно представил, в виде:

1 - закладка будущего урожая (этап микро-, макро-спорогенеза, оплодотворения, зиготогенеза, формиро-вания гинецея и андроцея);

2 - начало формирования урожая (этап раннего «критического» эмбриогенеза);

3 - начало созревания будущего урожая (этап преимущественного формирования эндосперма):

4 - первая волна созревания будущего урожая (этап преимущественного формирования зародыша);

5 - вторая волна созревания урожая (этап активного роста и формирования семени и плода);

6 - съемная зрел осп. плодов будущего урожая (этап физиолого-биохимической подготовки семян к прорастанию. созревание плодов).

Этапы архитектоники урожая вишен фенотипически и генотипически коррелируют с фенофазами генеративного онтогенеза: зеленые бутоны, белые бутоны, начало цветения, полное цветение, конец цветения, начало формирования завязи, июньское опадание завязи, оформление крупной завязи, начало созревания плодов, полное созревание плодов, конец плодоношения. Этапность архитектоники урожая у вишен, смена фенофаз идет в строгом соответствии с онтогенетикой и феногенетикой рода Сегакиз, протекая без патологий в условиях оптимального режима водообеспечения растений (7<>—Х() %-ная влажность почвы от полной полевой влагоемкости в метровом слое почвы). Водный дефицит (40-50 % влажность почвы) и переувлажнение (до 100 %-ной влажности почвы) вызывают появление многочисленных аномалий микро- и макроспор. гинецея, андроцея. зародышевых мешков, зародышей, эндосперма, семян и плодов, что увеличивает число опадающих цветков, завязей и плодов, резко снижая урожайность растений

Изменение режима водообеспечения растений в период формирования урожая связано с изменением фитогормональной активности вишен. Так, водный дефицит (водный стресс) и переувлажнение снижают кон-

центрацию цитокинииов и повышают содержание абс-цизовой кислоты в тканях репродуктивных органов на первых этапах архитектоники урожая [2, 3,4].

ВЫВОДЫ

1. Архитектоника формирования урожая у вишен состоит из шести этапов: I - закладка у рожая, 2 - начало формирования урожая, 3 - начало созревания урожая, 4 - первая волна созревания урожая, 5 - вторая волна созревания урожая. 6 - съемная зрелость плодов.

2. Фигогормональная регуляция формирования урожая у вишен определяется сменой фитогормонов в следующей последовательности: цитокинины, ауксин, этилен, абсцизовая кислота.

3. Водный дефицит и переувлажнение почвы в момент формирования урожая у вишен нарушает его архитектонику, приводит к увеличению аномальности зародышей, семян и плодов, увеличивает число опадающих цветков, завязей, плодов, что ведет к снижению урожая.

4. Cerasus vulgaris. Cerasus avium, Cerasus lruticosa, Cerasus mahaleb, Cerasus bessey, Cerasus pensilvanica -виды и их гибриды имеют сходную архитектонику урожая и его генетическую и фитогормональную регуляцию.

5. Полученные экспериментальные данные найдут применение в разработке технологий возделывания плодовых культур рода Cerasus.

ЛИТЕРАТУРА

1 Жуков О.С„ Харитонова /Г.//. Селекция вишни М . 1989.

2 Спицып П.П. Генетика, цитология и *мбриологня вишни 'Экология ТамСюв, 1994.

3. Генетические, цитохимические и жологнческне аспекты эмбриологии покрытосеменных растений рода Cerasus // Вести 'ГГУ Сер Естести и техннч науки Тамбов. 1996 Т I Выи I (\ 60-65.

4 Спицын П.П. Цнточмориологичеекне, генетические и чколотче-ские исследования продуктивности вишни. Тамбов. 2001

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ФИТОФИЗИОЛОГИИ В СВЯЗИ С РАЗВИТИЕМ ДРУГИХ НАУК

(по материалам VIII Между на родного семинара-совещания фитофизиологии. Тамбов, 2001)

© И.II. Сппцын

Впервые в институте естествознания на базе кафедры общей биологии Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина со 2 по 4 октября 2001 года проходил VIII Международный семинар-совещание российских и зарубежных фитофизиологов «Фитофизиология: перспективы исследований, связи с другими науками». Были рассмотрены и детально обсуждены важнейшие в фитофизиологии проблемы, тесно переплетающиеся с другими общебиологическими и фундаментальными биологическими науками -генетикой, цитологией, эмбриологией, экологией, седеющей. микробиологией, анатомией, морфологией и систематикой растений, биотехнологией, ботаникой и др., относящимися к фитологии, науке о растениях Работали секции:

1. Водный режим, элементы продукционного процесса и минеральное питание растений.

2. Влияние природных и синтетических регуляторов роста, неорганических элементов, бактериальных препаратов и других воздействий на живые организмы.

3. Проблемы генетики, цитологии и селекции растений. Эта секция работала на базе Всероссийского Научно-исследовательского института генетики и селекции плодовых культур им. И.В. Мичурина (г. Мичуринск).

4 Взаимодействие растительных организмов с внешней средой

5 Преподавание курса физиологии растений в высшей школе

На пленарном заседании фитофизиологов с вступительным словом выступил ректор ТГУ, доктор эконо-

1X4