CC BY
22
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2018, том 61, №2_
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 581.13
Р.Ш.Хакимова*, Б.Н.Сатторов, М.М.Рахимов, М.Б.Ниязмухамедова, М.К.Бохирова, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Б.Б.Джумаев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.А.Абдуллаев
ИНТЕНСИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА, СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛА И КОЛИЧЕСТВО КРАХМАЛА В ЛИСТЬЯХ ПЁСТРОЛИСТНОЙ ФОРМЫ БЕРЕСКЛЕТА ЯПОНСКОГО EUONYMUS JAPONICA Thunb.
Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан, Худжандский государственный университет им. академика Б.Гафурова
В работе приведены результаты исследования потенциальной интенсивности фотосинтеза (ПИФ), содержания зелёных пластидных пигментов и крахмала у пестролистных растений бересклета японского, интродуцированных в Республике Таджикистан. Установлено, что в жёлтых участках пёстрых листьев с крайне малым количеством хлорофилла поглощение СО2 вообще не наблюдается, а зелёные участки этих же листьев по этому показателю превосходят зелёные листья обычных растений в два раза. Двукратное повышение ПИФ, возможно, является результатом компенсаторной функции зелёных участков пёстрого листа.
Ключевые слова: бересклет японский, жёлто-зелёная форма, потенциальная интенсивность фотосинтеза, содержание хлорофилла, количество крахмала и фруктозанов.
Интродуцированные садово-декоративные формы вечнозелёного бересклета японского Euon-ymus japonica Thunb. в Республике Таджикистан [1] широко применяются для декоративного садоводства. Особую ценность для озеленения представляют такие его садовые формы, как б. крупнолистный, б. мелколистный, б. жёлтопятнистый и б. белоокаймлённый.
Наряду с этим они могут представлять большой интерес для изучения и решения некоторых вопросов физиологии растений, в частности для изучения донорно-акцепторных отношений в растении.
В настоящей работе приводятся результаты изучения потенциальной интенсивности фотосинтеза, содержания хлорофилла, количество крахмала и фруктозанов у жёлтопятнистой формы бересклета японского E. japonica Thunb. f. aureo-variegata (Rgl.). Rehd.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования служила жёлтопятнистая садовая форма бересклета японского Euon-ymus japonica f. aureo-variegata (Rgl.) Rehd. По характеру сезонной динамики этот вид бересклета относится к феноритмотипу вечнозелёных растений.
Адрес для корреспонденции: Абдуллаев Хамиджон Абдуллаевич. 734017, Республика Таджикистан, Душанбе, ул. Карамова, 27, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ. E-mail: [email protected]
Потенциальную интенсивность фотосинтеза (ПИФ) определяли радиометрическим методом по В.Л.Вознесенскому и др.[2], по поглощению 14СО2 срезанными листьями растения. Источником 14СО2 служил карбонат натрия (Na214C02). Концентрация 14СО2 в газгольдере была 1%, удельная радиоактивность - 25 мккюри на 1л 14СО2, длительность экспозиции в камере - 3 мин. Освещённость -45-50 тыс. лк, температура воздуха +25...+30°С. Образцы по завершении экспозиции фиксировали в кипящем этиловом спирте, после высушивания при температуре +60°...+70°С образцы растирали в порошок и просчитывали их радиоактивность на пересчётном приборе ПСТ-100 с использованием торцового счётчика T-25-БФЛ (Россия). Потенциальную интенсивность фотосинтеза рассчитывали по формуле, предложенной В.Л.Вознесенским и др. [2].
Количество пластидных пигментов определяли по оптической плотности ацетоновой вытяжки на спектрофотометре «Specol-11» (Карл Цейсс Йена, Германия), а расчёты проводили по уравнению Хольма-Веттштейна [3].
Содержание крахмала определяли по методике [4] с использованием сульфосалициловой кислоты.
Содержание фруктозанов определяли спектрофотометрически по методу Мак-Рерри и Слате-ри [5], основанному на способности кетосахаров давать окраску с резорцином в кислой среде.
Статистический анализ полученных данных проводили с использованием программы Microsoft Excel 2007. Достоверными считали различия при величине P, не превышающей 0.05. В таблицах приведены среднеарифметические величины и стандартные ошибки из трёх биологических по-вторностей и трёх аналитических определений.
Результаты исследований и их обсуждение
Результаты определения потенциальной интенсивности фотосинтеза, содержания зелёных пигментов, количество крахмала и фруктозанов представлены в таблице.
Как видно из данных таблицы, зелёные участки пёстрых листьев по показателю ПИФ (10 мг 14СО2/дм2ч) превосходят зелёные листья обычных растений (5 мг 14СО2/дм2ч) примерно в два раза. В жёлтых участках пёстрых листьев с крайне малым содержанием хлорофилла поглощение 14СО2
вообще не наблюдается. Зелёные листья, взятые с зелёного побега пёстролистного растения береск-
14 2
лета, как и зелёные участки пёстрых листьев, имели повышенную ПИФ (10 мг СО2/дм ч) по сравнению с листьями обычных растений и превышали их по этому показательно также в два раза.
Подобные результаты ранее были получены при определении потенциальной интенсивности фотосинтеза у пёстролистного мутанта 286:6 средневолокнистого хлопчатника [6].
Аналогичная картина также наблюдалась при анализе содержания хлорофилла в листьях пё-стролистных и обычных растений бересклета. Из таблицы видно, что в норме в зелёный листьях содержание хлорофилла было 1.24 мг/г сырой массы. В зелёном листе зелёного побега пестролистного растения содержание хлорофилла составляло 1.57 мг/г сырой массы. В зелёном участке пёстрого листа концентрация хлорофилла составляла 1.57 мг/г сырой массы. Жёлтый участок пёстрого листа содержал 0.07 мг хлорофилла в перёсчете на 1г сырой массы. Из этих данных видно, что в жёлтом участке пёстрого листа содержание зелёного пигмента - хлорофилла, было в 20 раз меньше, чем в его зелёной части.
Таблица
Интенсивность фотосинтеза, содержание хлорофилла и количество крахмала в листьях у жёлто-пятнистой формы бересклета японского
Форма Лист Потенциальная интенсивность фотосинтеза, мг 14СО2/дм2 ч Содержание
хлорофилла, мг/г сырой массы крахмала, мг/г сухой массы фруктозанов, мг/г сырой массы
Обычная (контроль) Нормальный, зелёный 5.1±0.02 1.24±0.03 14.07±0.62 2.59±0.03
Жёлто-пятнистая Зелёный лист зеленого побега 10.7±0.03 1.53±0.07 19.81±0.45 5.33±0.06
Зелёные участки пёстрого листа жёлтого побега 10.3±0.04 1.57±0.02 22.40±0.17 7.29±0.04
Жёлтые участки пёстрого листа жёлтого побега - 0.07±0.002 20.50±0.49 3.88±0.03
Можно предположить, что двукратное повышение ПИФ в зелёных участках пёстрого листа -это результат компенсаторной функции данного участка листа на «запрос» ассимилятов со стороны аттрагирирующей, нефотосинтезирующей жёлтой ткани листа, то есть фотосинтетический аппарат зелёного участка пёстрого листа функционирует с повышенной нагрузкой. Для подтверждения этого предположения нами были проведены исследования по изучению латерального транспорта продуктов фотосинтеза из зелёных тканей в жёлтые.
Как видно из данных таблицы, самое большее количество крахмала содержится в зелёных участках пёстрого листа жёлтого побега (22.40 мг/г сухой массы). В жёлтых участках этого же листа, где нет ни хлоропластов, ни хлорофилла, ни газообмена 14СО2, наблюдается почти аналогичное содержание крахмала (20.54 мг/г сухой массы). Эти данные свидетельствует о том, что синтезированный в процессе фотосинтеза первичный крахмал транспортируется в жёлтые нефотосинтезирующие ткани пёстрого листа.
Фруктозаны, накапливаясь в различных органах растения в большом количестве принимают активное участие в синтезе крахмала. Определение этого полимерного соединения показало (таблица), что фруктозаны, как и крахмал, в большом количестве содержится в жёлтых участках пёстрого листа (3.88 мг/г сырой массы). Это является подтверждением того факта, что синтезированные продукты фотосинтеза из зелёных участков пёстрого листа перемещаются в жёлтые неассимилирующие ткани.
Нам кажется, что растения с пёстрыми листьями, у которых ассимилирующие и аттрагирую-щие ткани не разобщены в пространстве, а находятся в пределах одного листа, рядом, могут быть использованы в качестве модели для изучения донорно-акцепторных отношений у растений на тканевом и клеточном уровнях организации растительного организма.
Поступило 30.11.2017 г.
ЛИТЕРАТУРА
6. Саидов Н.С., Хакимова Р.Ш., Ахмедов Ф.Б. Интродуцированные садово-декоративные формы бересклета японского (Euonymus japónica Thunb.) в Центральном и Худжандском ботанических садах Таджикистана. - Изв. АН РТ. Отд.биол. и мед. н., 2017, №2 (197), с.14-32.
7. Вознесенский В.Л., Заленский О.В., Семихатова О.А. Методы исследования фотосинтеза и дыхания растений. - М.-Л.: Наука, 1965, 305 с.
8. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зелёных листьев. - Биохимические методы в физиологии растений. - М.:Наука, 1974, с.154-170.
9. Ястрембович И.И., Калинин Ф.Л. Определение углеводов и растворимых соединений азота в одной навеске растительного материала. - В сб.: Рост и продуктивность растений // Научные труды УАСХН. Киев: УАСХН, 1962, вып.3, с.150-161.
10. Ермаков А.И., Арсимович В.В., Яраш Н.П., Перцанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконников М.И. Методы биохимического исследования растений. - Л.:Агромпромиздат, 1987, 430 с.
11. Усманов П.Д., Абдуллаев Х.А., Пинхасов Ю.И., Бикасиян Г.Р. Генетика, структура и функция пластид пёстролистных растений арабидопсиса и хлопчатника. - Генетика, 1975, №9, с.22-29.
Р.ШДакимова*, Б.Сатторов, М.М.Рахимов, М.Б.Ниёзмухамедова, М.^.Бохирова, Б.Б.Джумаев, ^.А.Абдуллоев
СУРЪАТИ ФОТОСИНТЕЗИ ИЦТИДОРЙ, мивдори ХЛОРОФИЛЛ ВА ОХДР ДАР БАРГИ ДОГДОРИ НОРМУШКИ ^ОПОНЙ EUONYMUS JAPONICA Thunb.
Институти ботаника, физиология ва генетикаи растании
Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, *Донишго%и давлатии Хуцанд ба номи академик Б.Рафуров
Дар макола дар бораи натичадои ташхиси суръати фотосинтези иктидорй, микдори пигменти сабз-хлорофилл ва одар дар барги догдори нормушки чопонии ба Точикистон интро-дуксия карда шуда, маълумот дода шудааст. Муайян карда шудааст, ки дар китъаи зарди барги чипор, ки микдори нидоят ками хлорофилл дорад, табодули гази карбон умуман ба чашм наме-расад, аммо дар кисми сабзи дамин барг бошад, шиддатнокии фотосинтез нисбат ба фотосинтези барги растанидои назоратй ду маротиба зиёд аст. Дукарата баланд будани фотосинтези ин китъаи барги догдор аз фаъолият ва хусусияти чубронкуни доштани он шадодат медидад. Калима^ои калидй: нормушки цопонй, бересклети баргаш зарду сабзранг, суръати ицтидории фотосинтез, мщдори хлорофилл, оуар, фруктозан.
R.Sh.Khakimova*, B.Sattorov, M^^akhimov, M.B.Niyazmukhamedova, М.K.Вohirova,
В.В.Djumaev, Kh.A.Abdullaev POTENTIAL RATE OF PHOTOSYNTESIS, CHLOROPHYLL AND STARCH CONTENTS IN EUONYMUS JAPONICA Thunb. f. AUREO-VARIEGATA
Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,
B. Gafurov Khudjand State University
In this paper the results of analysis of potential rate of photosynthesis, chlorophyll and starch contents in variegated leaves Euonymus japonica Thunb. f. aureo-variegata (Rgl.), Rehd. is presents. It shown that in green parts of variegated leaves the photosynthesis rate and starch content is higher than in green leaves of normal plants.
Key words: Euonymus japonica, variegated leaves, potential of photosynthesis, chlorophyll, starch contents.
