CC BY
78
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2016, том 59, №7-8_
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 574.9+581.552+632.1658
А.Б.Сафаралихонов, Ф.Н.Худоёрбеков, академик АН Республики Таджикистан О.А.Акназаров
ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОГО УФ-ОБЛУЧЕНИЯ СЕМЯН РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ НА ИХ ПОСЛЕДУЮЩИЙ РОСТ И ИНТЕНСИВНОСТЬ
ТРАНСПИРАЦИИ ЛИСТЬЕВ
Памирский биологический институт им Х.Ю.Юсуфбекова АН Республики Таджикистан
В статье приводятся экспериментальные данные по влиянию предпосевного УФ-облучения семян растений пшеницы на их последующий рост и интенсивность транспирации листьев. Показано, что предпосевное облучение семян коротковолновыми УФ-лучами приводит к подавлению ростовых процессов и снижению интенсивности транспирации, а средневолновое облучение, наоборот, стимулирует рост и способствует повышению интенсивности транспирации листьев растений пшеницы.
Ключевые слова: УФ-радиация, пшеница, рост, транспирация.
Среди экологических факторов, регулирующих многогранный процесс жизнедеятельности растений в условиях высокогорья, огромное значение имеют солнечная радиация и её ультрафиолетовая часть. Прозрачность воздуха, большое число ясных дней в сочетании с другими факторами внешнего воздействия благоприятствуют высокой инсоляции естественной радиации, особенно её УФ-части. [1-5]. Для Западного Памира интенсивность суммарной радиации в летнее время составляет утром и днем соответственно 107 и 113 мвт/см2, а на долю УФ-лучей приходится 5-6%. Для Восточного Памира максимальное значение суммарной радиации составляет 1.76 кал/см2 мин или 122.7 мвт/см2 [2,3]. Растения в условиях естественного произрастания в высокогорье постоянно подвергаются воздействию средневолнового (280-320 нм) и длинноволнового (320-400 нм) УФ-излучения [3-6]. Показано, что под действием УФ-облучения от искусственных источников наблюдаются изменения различных функций растительного организма, происходят разнообразные морфологические, анатомические и физиолого-биохимические изменения, обнаруживаются сдвиги в сроках наступления фенофаз растений. Установлено, что коротковолновые УФ-лучи вызывают торможение роста, а длинноволновые оказывают стимулирующий эффект на ростовые параметры. В ряде работ обнаружено усиление транспирации листьев высокогорных растений, особенно у растений альпийского пояса Восточного Памира [7-12].
Цель нашего исследования заключалась в изучении действия УФ-облучения семян на ростовые процессы и дневной ход интенсивности транспирации листьев растений пшеницы.
Объекты и методы исследования
Объектами исследований служили растения пшеницы сорта Бобилло и Сурххуша (Triticum aestivum Ь). Семена перед посевом подвергались обработке различными зонами УФ-лучей в течение
Адрес для корреспонденции: Сафаралихонов Айнулло Бародархонович. 736002, Республика Таджикистан, г. Хорог, ул Холдорова, 1, Памирский биологический институт АН РТ. Е- mail: [email protected]
одного часа. Полевые опыты проводились на экспериментальном участке Памирского ботанического сада по методике, разработанной Е.К.Кардо-Сысоевой и др. [4].
Полевые опыты проводились по следующей схеме:
1. Контрольный вариант - семена в этом варианте не облучались;
2. УФ-облучение зоной 254 нм;
3. УФ-облучение зоной 313 нм;
4. УФ-облучение зоной 365 нм.
Более подробно использованные нами методы исследования касательно УФ-облучения семян, проведения фенологических наблюдений и определения интенсивности транспирации листьев изложены в [11, 12].
Результаты и их обсуждение
Из табл. 1 видно, что уже на ранних стадиях вегетации (фаза кущения) у двух сортов пшеницы между вариантами наблюдалась разница в длине листьев, при этом число листьев почти не изменялось. Полученные результаты показали, что у двух сортов пшеницы предпосевное облучение семян коротковолновыми лучами (УФ-254 нм) приводило к уменьшению роста длины листьев во всех фазах вегетации по сравнению с остальными вариантами, а средневолновые и длинноволновые зоны стимулировали этот процесс по сравнению с контрольным вариантом. Что касается числа листьев, то здесь до наступления фазы колошения особой разницы между вариантами не наблюдалось, что свидетельствует о неспецифическом воздействии предпосевного УФ-облучения на количество листьев данных растений.
Таблица 1
Характеристика роста листьев растений пшеницы в различных фазах вегетации
13. 06.2011 14.07.2011 23. 07.2011
Сорт пшеницы Варианты опыта Кущение Трубкование Колошение
длина листьев, см число листьев, шт. длина листьев, см число листьев, шт. длина листьев, см число листьев, шт.
Контроль 15.7 ± 0.3 3.7± 0.09 21.1± 0.3 5.4 ± 0.3 23.6 ± 0.6 6.9 ± 0.5
Бобилло УФ-254 нм 13.8 ± 0.5 3.6± 0.08 19.1± 0.4 5.5 ± 0.5 21.7 ± 0.7 7.4 ± 0.3
УФ-313 нм 16.8 ± 0.4 3.7± 0.09 24.0± 0.7 5.5 ± 0.5 27.0 ± 0.8 6.6 ± 0.4
УФ-365 нм 17.0 ± 0.5 3.7± 0.09 22.3± 0.5 5.6 ± 0.6 24.5 ± 0.6 6.8 ± 0.6
Контроль 14.8 ± 0.6 3.6± 0.08 19.2± 0.7 5.6 ± 0.6 22.7 ± 0.9 7.5 ± 0.8
Сурххуша УФ-254 нм 13.5 ± 0.5 3.6± 0.08 17.1± 0.5 5.5 ± 0.3 19.2 ± 0.5 7.1 ± 0.6
УФ-313 нм 15.2 ± 0.7 3.4± 0.09 18.2± 0.5 5.3 ± 0.4 20.7 ± 0.7 6.9 ± 0.5
УФ-365 нм 16.4 ± 0.7 3.8 ± 0.1 21.0± 0.8 5.8 ± 0.5 25.0 ± 0.8 8.0 ± 0.8
Как показано в табл. 2, по некоторым показателям между вариантами опыта отмечалась разница. Так, при средневолновом (313 нм) и длинноволновом (365 нм) УФ-облучении растений пшеницы сорта Бобилло наблюдалось увеличение высоты стебля растений по сравнению с контрольным вариантом. Коротковолновое (254 нм) облучение вызвало подавление ростовых процессов по сравнению с остальными вариантами. Число побегов оказалось наиболее стабильным показателем, который и меньше изменялся в зависимости от спектрального состава света. Эти параметры во всех вариантах опыта были почти одинаковыми. Вес растений был наибольшим в вариантах УФ-313 и УФ-365 нм.
Аналогичная картина наблюдалась при сравнении среднего веса колоса и веса 1000 зерен между вариантами.
Аналогичная реакция на предпосевное УФ-облучение семян наблюдалась у пшеницы сорта Сурххуша, семена которой подвергались УФ-облучению средневолновыми (313 нм) лучами, здесь высота стебля была выше, чем при УФ-облучении зоной 254 нм. По числу побегов статистически достоверной разницы между вариантами не наблюдается. В вариантах УФ-313 и УФ-365 нм наблюдали сравнительное увеличение массы растения и колоса. Масса 1000 зёрен была наименьшей в варианте, где семена перед посевом подвергались УФ-облучению зоной 254 нм по сравнению с остальными вариантами.
Таблица 2
Биометрические характеристики растений пшеницы
Сорт Варианты опыта Высота главного стебля, см Количество побегов, шт. Масса растений, г Масса колоса, г Масса 1000 зерен, г
Контроль 93.3 ± 1.8 1.3 ± 1.0 6.6 3.1 32.4
Бобилло УФ-254 нм 89.8 ± 1.6 1.4 ± 1.0 6.0 2.8 28.9
УФ-313 нм 97.1 ± 1.9 1.3 ± 1.0 7.7 3.8 35.7
УФ-365 нм 95.6 ± 1.4 1.3 ± 1.0 7.2 3.3 33.9
Контроль 95.7 ± 1.7 1.4 ± 1.0 7.1 3.2 30.8
Сурххуша УФ-254 нм 91.8 ± 1.2 1.4 ± 1.0 6.8 3.0 26.9
УФ-313 нм 99.1 ± 1.4 1.3 ± 1.0 8.0 3.7 33.4
УФ-365 нм 96.3 ± 1.5 1.5 ± 0.3 7.8 3.5 27.7
Интенсивность транспирации листьев определяли в фазе кущения у обоих сортов пшеницы. Показано, что (рис.1) в фазе кущения получены одновершинные кривые, с максимумом испарения воды с поверхности листа в полуденное время от 11 до 15 ч. Во всех вариантах опыта максимальную интенсивность транспирации листа наблюдали в 13 ч. Сравнение дневного хода интенсивности транспирации листьев у растений пшеницы сорта Бобилло между вариантами опыта показало следующее: в варианте УФ-313 нм имело место относительное увеличение интенсивности транспирации листьев по сравнению с контрольными растениями, которое достигало 1607.5 мг/гч. В остальных вариантах этот показатель был несколько ниже: в контрольном варианте он составил 90.8%, в варианте УФ-365 нм - 74.8%, в варианте УФ-254 нм - 68.2% от максимального показателя интенсивности транспирации.
Похожую картину наблюдали у пшеницы сорта Сурххуша (рис. 2), где отмечалось сравнительное уменьшение интенсивности транспирации листьев в варианте УФ-254 нм - 1055.9 мг/гч по сравнению с другими вариантами, которые имели следующие величины: контрольный вариант -1254.4 мг/гч; УФ-313 нм - 1452.8 мг/гч; УФ-365 нм - 1318.9 мг/гч. Следует отметить, что во всех фазах вегетации разница в интенсивности транспирации листьев между вариантами опыта у обоих сортов пшеницы оказалась незначительной.
Рис.
1. Дневной ход интенсивности транспирации листьев растений пщеницы сорта Бобилло в фазе кущения
при предпосевном УФ-облучении семян.
Рис
2. Дневной ход интенсивности транспирации листьев растений пщеницы сорта Сурххуша в фазе кущения
при предпосевном УФ-облучении семян.
Заключение
Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предпосевное облучение семян коротковолновыми УФ-лучами приводит к подавлению ростовых процессов растений. При средневолновом и длинноволновом УФ-облучении семян растений пшеницы наблюдалось увеличение высоты стебля по сравнению с контрольными растениями, число побегов оказалось наиболее стабильным и показателем, который меньше изменялся в зависимости от спектрального состава света. Слабое последействие предпосевного УФ- облучения семян на их последующий рост и формиро-
вание генеративных органов связано с тем, что УФ-облучение семян способствует превращению активных форм фитогормонов в связанную, то есть в неактивную форму, образованию свободных радикалов, которые не оказывают стимулирующий эффект на ростовые процессы и формирование генеративных органов.
Экспериментально показано, что у исследованных растений предпосевное УФ-облучение семян в области средневолновых лучей приводит к сравнительному увеличению интенсивности транс-пирации и усилению ростовых процессов растений, а коротковолновые УФ-лучи менее эффективно действуют на ростовые процессы растений и снижают дневной ход интенсивности транспирации по сравнению с контрольным вариантом.
Также у обоих сортов пшеницы во всех вариантах наблюдали низкую интенсивность транс-пирации в ранние утренние часы, которая быстро возрастала с восходом солнца, достигая максимума в 13-15 часов, а затем снижалась до ночного минимума. Исходя из вышеизложенного, следует подчеркнуть, что предпосевное УФ-облучение семян не оказывало существенного влияния на интенсивность транспирации листьев в фазе кущения. Зависимость интенсивности транспирации от климатических факторов окружающей среды, а именно от температуры, влажности воздуха и почвы в условиях среднегорья проявилось во всех вариантах опыта.
Поступило 19.04.2016 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Акназаров О.А. - Изв. АН ТаджССР. Отд. биол. наук, 1972, № 1 (46), с. 21-26.
2. Акназаров О.А., Шомансуров С. Экологические условия Памира и жизнедеятельность растений. -Душанбе: Дониш, 2005, 165 с.
3. Акназаров О.А. Действие ультрафиолетовой радиации на рост морфогенез, и уровень гормонов высокогорных растений: Автореф. дисс... д.б.н. - Душанбе 1991, 47 с.
4. Лопухин Е.А. - Тр. Ташкентского геофиз. обсерват. вып. 13, 1967, с. 68-76
5. Кардо-Сысоева Е.К., Попова Г.С., Мамадризохонов А., Огоева К., Агеенко О.И. - Изв. АНТаджССР. Отд биол. наук, 1967, № 2 (27), с. 43-55.
6. Мамадризохонов А.М., Огоева К., Кардо-Сысоева Е.К. - Изв. АНТаджССР. Отд. биол. наук, 1971, № 4 (45), с. 24-32.
7. Акназаров О.А, Худжаназарова Г.С. Действие ультрафиолетовой радиации на ростовые процессы и анатомию листа растений. - Душанбе, 2004, 157 с.
8. Tranquillini W. - Ann. rev. plant physiol. Palo alta, Calif., 1964, v. 345, p. 15.
9. Измайлова Н.Н. Водный режим растений альпийского пояса Восточного Памира: Автореф. дисс... к.б.н. - Л., 1969, 17 с.
10. Свешникова В.М. - Проблемы ботаники. - М.: Наука, 1965, с. 192-204.
11. Сафаралихонов А.Б., Акназаров О.А. - Изв. АН РТ. Отд. биол. и мед. н., 2014, № 4 (188), с. 42-47.
12. Сафаралихонов А.Б., Акназаров О.А. - ДАН РТ, 2011, т. 54, № 8, с. 666-672.
А.Б.Сафаралихонов, Ф.Н.Худоёрбеков, О.А.Акназаров
ТАЪСИРИ ПЕШ АЗ КИШТ БО НУРДОИ УЛТРАБУНАФШ НУРБОРОНКУНИИ ТУХМИИ РАСТАНИИ ГАНДУМ БА РАСИШИ МИНБАЪДА ВА ШИДДАТНОКИИ ТРАНСПИРАТСИЯИ БАРГ
Институти биологии Помир ба номи Х.Юсуфбекови Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон
Дар макола натичаи тадкикотдои тачрибавй дар бораи таъсири нурдои ултрабунафш ба расиши минбаъда ва шиддатнокии транспиратсияи барги растании гандум пешнидод шудааст. Нишон дода шудааст, ки нурборонкунй бо нурдои миёнамавчи ултрабунафш ба расиши растанидо таъсири мусбй расонда шиддатнокии транспиратсияро зиёд мекунад. Нурдои кутодмавчи ултрабунафш бошад чараёни расиши растанидоро боз медорад ва шиддатнокии транспиратсияро нисбатан кам мекунад.
Калима^ои калидй: радиатсияи нурдои ултрабунафш, гандум, расиш, транспиратсия.
A.B.Safaralikhonov, F.N.Khudoyorbekov, O.A.Aknazarov
THE INFLUENCE OF THE REPLANT UV-IRRADIATION SEEDS OF WHEAT FOR ITS FURTHER GROWTH AND TRANSPIRATION INTENSITY OF LEAVES
Kh.Yusufbekov Pamir Biological Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
In this article we brought up the experimental materials on influence of the UV-radiation on growth and transpiration intensity of wheat plant leaves. It shows that UV-radiation in the field of the medium-wave stimulate the growth and relatively increase the intensity of transpiration of wheat plant, but the shot-wave rays inhibit the plant growth processes and comparatively decrease the transpiration of above mentioned sorts of wheat.
Key words: UV-radiation, wheat, growth, transpiration.
