CC BY
207
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________2007, том 50, №2____________
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 633.16 (575.3)
К.Одилбеков, член-корреспондент АН Республики Таджикистан О.А.Акназаров ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН УФ-ЛУЧАМИ РАЗНОЙ ДЛИНЫ ВОЛНЫ НА РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ,
УРОВЕНЬ ГОРМОНОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ
Естественная ультрафиолетовая (УФ) радиация является одним из ведущих экологических факторов, оказывающих влияние на растения в горах или при повреждении озонного слоя вследствие антропогенного воздействия [1,2].
Известно, что УФ-лучи вызывают существенные изменения хода ростовых процессов и морфогенеза растений [3,4], поскольку УФ-лучи вызывают различные физиологические эффекты как в зависимости от дозы, спектра излучения, так и от вида и даже сорта растений. Поэтому представляется важным выяснение вопроса о роли различных участков УФ-спектра в изменениях процессе роста и развития растений. В этом плане в литературе имеются довольно противоречивые точки зрения. Так, экспериментальные результаты показали, что под влиянием лучей с длиной волны 250-280 нм наблюдается гибель организма, что прежде всего связано с денатурацией клеточных белков. Характер действия УФ-лучей в области 290-315 нм зависит от дозы: при малых дозах у некоторых растений наблюдается стимуляция, а при больших - угнетение ростовых процессов [3-5].
Известно, что основы всякого адаптационного процесса составляют специфические реакции организма на неблагоприятные условия. Основным признаком при этом является адекватная реакция на внешнее воздействие [2].
Экстремальные факторы внешней среды, способные вызвать повреждение живого организма, индуцируют у него и приспособительные реакции общего неспецифического характера [6]. Изменение комплекса соединений, связанных с адаптацией растений к экстремальным факторам высокогорий, выражается в накоплении большого количества сахаров, фенольных ингибиторов, накоплении некоторых аминокислот, в частности пролина [4,7], которые рассматриваются как признак адаптивной реакции растительного организма на экстремальные условия высокогорья. Однако до настоящего времени специфические реакции организма на экстремальные условия изучены недостаточно.
Как известно, одним из путей изучения адаптации растений к экстремальным факторам считается предварительное воздействие именно данным фактором на семенной материал растений [8].
Учитывая это, мы поставили задачу изучить влияние предварительной обработки сухих семян растений УФ-лучами разной длины волны на их последующий рост, морфогенез и уровень фитогормонов.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования служили растения моркови сорта Ренет.
Семена исследуемых растений перед посевом обрабатывались УФ-лучами разной длины волны - 254 нм, 313 нм и 365 нм в течение 60 мин. Интенсивность облучения при всех выбранных нами длинах волны равнялась 7 вт/м . В качестве источника УФ-лучей использовали лампу ДКСШ-1000, вмонтированную в лабораторный спектральный облучатель ЛОС-2. Использование светофильтров позволило выделить разные участки спектра.
Опыты были поставлены в Памирском ботаническом саду (Хорог, 2320 м над ур. м.) на ровном, тщательно обработанном и равномерно удобренном участке, почва которого была перемешана и разделена бороздками для полива.
Для наблюдения за ростовыми процессами отбирали по 25 модельных растений с каждого варианта. У растений в течение всего периода вегетации определяли высоту надземных частей и количество листьев. В конце вегетации проводили структурный анализ.
В качестве экстрагента природных ауксинов и ингибиторов из водного остатка использовали этиловый эфир уксусной кислоты (этилацетат). Операция повторялась три раза до полного обесцвечивания этилацетата. Эфирный экстракт выпаривали в токе холодного воздуха. Сухой остаток растворяли в 90%-ом этиловом спирте. Объем спиртового раствора не должен превышать 2-3 мл. В одном пятне на хроматограмму наносили 0.5 мл экстракта, извлеченного из 5 г сырой навески.
Для хроматографического разделения веществ-регуляторов роста использовались тонкослойные пластинки марки “8Пиуо1-иУ-254”.
Для разделения ауксинов и ингибиторов применяли смесь растворителей: изопропа-нол-аммиак-вода (10:1:1).
Для определения активности ауксинов и ингибиторов роста использовали одновозрастные листья фиксированные в период их активного роста. Об активности эндогенных регуляторов роста судили методом биотеста на прирост колеоптилей пшеницы сорта Сафедак Ишкашимский.
Результаты экспериментов подвергались статистической обработке по соответствующим методикам [9].
Результаты и обсуждение
Изменение динамики роста надземных частей растений показано на рисунке 1. Как следует из рисунка, разница по высоте надземных частей между вариантами наблюдалась уже в начале вегетации. Резкий подъем кривой роста наблюдался в начальные периоды вегетации, т.е. с 5 июля по 25 июля, в течение которых происходило заметное расхождение в росте надземных частей растений между вариантами опыта. Эта разница прослеживалась до конца вегетации. Предпосевная обработка семян коротковолновыми УФ-лучами (254 нм) в
течение 60 мин приводила к увеличению роста надземных частей растений по сравнению с контролем. Разница между вариантами в конце вегетации составляла около 57%. Средневолновая УФ-радиация (313 нм) также стимулировала рост надземных частей растений, однако значительно меньше, чем коротковолновая.
о
<о
о
и>
о
2
о
О
га
о.
о
о
л
т
о
см
15М 25 VI 5 VII 15 VII 25 VII
Сроки промерої
5 VIII
15 VIII
□ контроль* 254 нм, 60 мин □ 313 нм, 60 мин □ 365 нм, 60 мин
Рис. Действие УФР на рост растений моркови.
Что касается длинноволновых УФ-лучей (365 нм), то они оказались в данном случае малоэффективными. Разница между вариантами лежала в пределах статистической ошибки.
Аналогичная закономерность наблюдалась при изменении числа листьев (табл. 1). Предпосевная обработка семян «жесткими» УФ-лучами приводила к увеличению количества листьев. Разница между вариантами наблюдалась с начала вегетации. Длинноволновые УФ-лучи практически не проявили стимулирующего действия, причем эффект их действия был практически одинаков с контролем. Далее было показано, что количественные различия в ответных реакциях более четко проявлялись на границе между спектром УФ- зон. А и В, чем на границе более длинноволновых излучений [7].
В конце вегетации был проведен структурный анализ растений, результаты которого приведены в табл. 2.
Показано, что предпосевная обработка семян УФ-радиацией разной длины волны приводила к изменению всех ростовых параметров растений. Коротковолновая УФ-радиация увеличивала некоторые ростовые параметры - высоту растений, количество зеленых побегов и вес листьев по сравнению с более длинноволновыми УФ-лучами. Продуктивность растений во всех вариантах по сравнению с контролем резко увеличивалась. Если в варианте «УФР -254 нм, 60 мин» средний вес корнеплода составлял 85.4 г, то в варианте «контроль без облучения» это показатель был равен 68.8 г, или на 24% больше, чем в варианте без облучения семян.
Таблица 1
Динамика изменения количества листьев растений моркови
Варианты опыта Сроки промеров
15.06 25.06 5.07 15.07 25.07 5.08 15.08
Контроль (без облучения) 8.4±0.3 10.1±0.5 15.4±0.4 20.6±0.5 23.7±0.5 24.2±0.7 25.3±0.5
УФ 254 нм, 60 мин 8.5±0.2 11,3±0.4 16.4±0.5 21.0±0.6 26.3±0.6 27.4±0.4 34.2±0.3
УФ 313 нм, 60 мин 8.7±0.5 14.3±0.6 18.8±0.3 24.1±0.3 27.2±0.6 29.2±0.5 30.0±0.4
УФ 365 нм, 60 мин 8.6±0.3 12.5±0.4 16.7±0.3 22.8±0.6 25.4±0.5 26.9±0.5 27.0±0.6
Таблица 2
Структурный анализ растений моркови (2005г.)
Варианты опыта Число листьев, шт. Вес растений, г Вес корнеплода, г
Контроль (без облучения) 25.3±0.5 78.70±2.4 68.8
УФ 254 нм, 60 мин 34.2±0.3 103.30±3.3 85.4
УФ 313 нм, 60 мин 30.0±0.4 92.92±3.4 79.7
УФ 365 нм, 60 мин 27.0±0.6 80.77±2.5 70.2
В табл. 3 показаны результаты экспериментов по определению уровня регуляторов роста индолилуксусной кислоты (ИУК) и абсцизовой кислоты (АБК) в листьях моркови.
Из таблицы следует, что предпосевная обработка семян УФ- радиацией в течение 60 мин приводила к увеличению содержания ауксинов и уменьшению содержания абсцизовой кислоты.
Таблица 3
Изменение уровня ИУК и АБК при предпосевной обработке семян УФ-радиацией разной
длины волны (мкг/г сыр. веса)
Варианты опыта Ауксин в эквиваленте ИУК Ингибитор в эквиваленте АБК
Контроль, без облучения 3.6 + 0.11 0.91 + 0.02
УФР 254 нм, 60 мин 7.5 + 0.31 0.42 + 0.01
УФР 313 нм, 60 мин 5,6 + 0,20 0,48 + 0,02
УФР 365 нм, 60 мин 4,8 + 0,13 0,76 + 0,03
Следует отметить, что наибольшую активность проявили элюаты из зоны хроматограмм со значением Rf 0.2-0.5, соответствующие по положению на хроматограмме метчику ИУК. Сравнение окраски пятен со стандартной ИУК на хроматограмме при дневном свете и УФ-свете свидетельствовало о близости обнаруженного в этой зоне стимулятора роста и индолилуксусной кислоты. Относительно зон ингибирования следует отметить, что наблюдались только две зоны ингибирования (Rf 0.8-0.9). Согласно литературным источникам, в смеси растворителей изопропанол - аммиак -вода (10:1:1), примененной нами для разделения веществ, ингибитор роста - абсцизовая кислота (АБК) имела значение Rf 0.89-0.96.
Таким образом, из анализа экспериментальных данных вытекает, что предпосевная обработка семян УФ-радиацией разной длины волны приводит к изменению динамики роста корнеплода, листообразования и влияет на содержание и активность фитогормонов у растений моркови.
Памирский биологический институт им. Х.Ю.Юсуфбекова Поступило 25.01.2007 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Акназаров О.А. Действие ультрафиолетовой радиации на рост, морфо-генез и уровень гормонов высокогорных растений. Автореф. докт. дисс., Душанбе, 1991, 47 с.
2. Шомансуров С., Акназаров О.А. Экологические условия Памира и жизнедеятельность растений. Душанбе, 2005, 168 с.
3. Гиллер Ю.Е. - Изв. АН РТ. Отд.биол и мед.наук. ,1994, № 1 (33), с.5-15.
4. Одилбеков К. Фоторегуляция роста и развития растений салата и горчицы в условиях высокогорий Памира. Автореф. канд. дисс. Душанбе, 1989, 18 с.
5. Tevini M., Iwanzik W., Thoma U. - Planta, 198, 153, pp.338-394.
6. Дубров А.П. Действие ультрафиолетовой радиации на растения. М.: Изд. АН СССР, 19б8, 123 с.
7. Caldwell M.M. - Plant physiol. New.Ser., 1981 B, H , № 4 12 A, p. 1б9-197.
8. Акназаров О.А., Содаткадамов М. - Изв.АН ТаджССР. Отд.биол. и мед. наук, 1988, № 3 (112) с.50-53.
9. Урабах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. М.:Изд. АН СССР, 19б4, 323 с.
К.Одилбеков, О.А.Акназаров ТАЪСИРИ ПЕШ АЗ КИШТКУНИИ НУР^ОИ УЛТРАБУНАФШЙ ГУНОГУН МАВ^ НУРБОРОН КАРДАНИ БАЗР БА РАСИШ, МИЦДОРИ ^ОРМОЩО ВА ^ОСИЛНОКИИ РАСТАНЙ
Даp мак;ола нишон дода шyдааст, ки хангоми бо нypхои ^но^нмавчи yлтpабy-нафш нypбоpон каpдан базpи pастани pасиш, мик;доpи хоpмонхо ва хосилноки таъFиp меёбад. Нypхои ^тохмавчи yлтpабyнафш (254 нм) pасиш, мик;доpи х^мо^о ва хосилнокии pастаниpо зиёд ме^над.
K.Odilbekov, O.A.Aknazarov EFFECT’S OF ULTRAVIOLET PRETREATMENT OF SEEDS ON GROWTH, HORMONES CONTENT AND PRODUCTIVITY OF PLANT’S
It was shown that pretreatment of seed’s caused changing of growth, hormones content and productivity of plant’s. Short- wave ultraviolet radiation (254 nm) increased hormone content and productivity of plant’s.
