CC BY
66
Таблица 2
Относительное содержание фитогормонов - индукторов гинецея (Г) и андроцея (А) в зависимости от интенсивности
экспрессии соответствующих генов (р. Сетл-ия)
кисты): А+Г-Г+А- гермафродиты; Г>А гиноандромонойкисты (гиноандройкисты); СА - концентрация фитогормонов андроцея; С. - концентрация фитогормонов гинецея
Таблица 3
Схема нарушения функционирования генов супергена формирования гинецея
Ген в норме Мутантный ген Результат нарушения (функции гена
Доминантный Рецессивный
г, Мх ///, Отсутствие яйцеклетки в яйцевом аппарате зародышевого мешка
г2 М2 /7/2 Отсутствие одной из двух или обеих синергид
Г3 Му ту Отсутствие формирования одной, двух или всех трех антипод
г4 МА ///4 Отсутствие одного или обоих интегументов
Г-5 Мь ш5 Отсутствие одного из двух или обеих полярных ядер зародышевого мешка
Го мь ///„ Наличие различных форм патологий у зародышевого мешка
Примечание: М - мутантный доминантный ген. т - рецессивная аллель
ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ОГУРЦОВ УФ-ЛУЧАМИ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ
© И.П. Синими, М.В. Коновалова
Научная область, изучающая зависимость процессов жизнедеятельности от энергии участков оптического спектра, носит название фотоэнергетики. Для развития фотоэнергетики растений имеет значение
все более и более раскрывающаяся по глубине и многообразию действия физиологическая роль отдельных участков видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Наиболее изучено влияние на
растения солнечного света. Биологический эффект действия шпенсивного светового поля выражается в усилении многих жизненно важных физиологических процессов, и, в конечном счете, в повышении урожайности. Изучение влияния на растение УФ-части спектра тоже представляет собой интересную проблему.
Механизм действия УФ-лучей на растения сходен с механизмом действия видимой части спектра и отличается лишь тем, что УФ-лучи несут растениям более высокие энергетические кванты, чем видимый свет. Поглощение УФ-лучей растительными клетками связано с электронным возбуждением. Когда фотоны поглощаются, происходит переход электрона из состояния с низкой энергией в состояние с более высокой энергией. Фотон, как и все элементарные частицы. обладает импульсом, он ведет себя как частица, энергия и импульс, которые пропорциональны частоте и волновому числу излучения. Если атом поглощает фотон, то он увеличивает свой энергетический запас, и, переходя в возбужденное состояние, переводится тем самым на более высокий энергетический уровень. В результате серии фотоимпульсов может повышаться энергия запаса нуклеиновых кислот и белков. Таким образом, УФ-облучение может влиять на энергетические реакции - дыхание, гликолиз, синтез биополимеров и др. Считается, что фотоэпергети-ческие реакции с участием ДНК идут через ее три-плетные возбужденные состояния, а с участием белков - через возбужденные состояния триптофана. По мнению С.В. Конева, энергетический процесс биологического окисления осуществляется с помощью биологических осцилляторов триптофана: окисленный кофермент связывается с триптофаном фермента по механизму транспорта заряда в комплексе переноса заряда. Оптические осцилляторы триптофана играют роль в миграции заряда но системе пептидно-водородных связей, что является одним из механизмов передачи энергии в биологических системах.
В молекулах белков имеются четыре энергетические зоны, из которых три заполнены электронами, а одна совершенно пуста. Энергия возбуждения, необходимая для переноса одного электрона из самой верхней заполненной зоны в самую нижнюю, незаполненную. несколько превышает 5 мВ. УФ-облучение вполне обеспечивает этот приток энергии. Облучение семян, клубней, рассады является фотоэнерге-тической «зарядкой».
В растительных тканях возникают глубокие изменения. Они обусловлены передачей энергии фотонов различным биохимическим молекулам в клетках зародышей, глазка и т. д. Облученные семена, клубни, пыльца или растения становятся потенциально более богатой энергетической системой. Такая энергетически обогащенная система может хранить свою зарядку долго - месяцами, а при благоприятных условиях - годами. В результате передачи энергии фотонов веществам зародыша не только увеличивается его энергетический фонд, но поглощенная энергия вызывает электронно-возбужденные состояния и производит изменения в сопряженных соединениях -ДНК и белках. Одной из форм проявления действия фотоимиульсов на молекулы является образование неспаренных электронов (свободных радикалов). Облучение семян УФ-лучами приводит к образованию в них долго живущих свободных радикалов. Наиболь-
шее их количество образуется в зародыше, меньше в покровных тканях, еще меньше в эндосперме. Свободные радикалы и возбужденные состояния приводят к усилению физиологических процессов в растительных клетках и являются стабильными, долго живущими образованиями. В результате интенсивного протекания метаболических процессов свободные радикалы сразу же после их возникновения реализуются в растениях. Но не все свободные радикалы и возбужденные состояния расходуются на интенсификацию жизнедеятельности растения. Часть запасенной энергии расходуется в виде тепла, часті, свободных радикалов рекомбинирует между собой, не оказывая значительного химического действия в биополимерах. Запасенная энергия может эффективно рас-ходыватьея лишь после того, как семя начнет прорастать. Чем больше срок хранения семян, тем больше потерь в них запасной энергии. Свободные радикалы реагируют, пуская в ход механизмы фермен тативных реакций фосфорилирования, восстановления пири-диннуклеотидов и углеродного цикла.
Очень важным физиологическим процессом любого живого организма, в ходе которого происходит образование необходимой организму энергии, является дыхание. На протекание отдельных сторон этого процесса оказывают влияние многие абиотические, биотические и антропогенные факторы. Нами проводилось изучение влияния предпосевной обработай семян УФ-лучами на интенсивность дыхания и активность дыхательного фермента каталазы. В качестве объекта исследований были взяты семена огурцов сортов Тополек и Висконский. Опыты проводились с тремя вариантами: семена с десяти-, двадцати- и три-дцатиминутной экспозицией УФ-лучами. В качестве контроля использовались необлученные семена. Облучение проводилось аппаратом ПРК-2 с расстояния 50 см от объекта. Интенсивность дыхания семян определяли но количеству выделенной растением углекислоты но Бойсен-Йенсену. В марлевые мешочки помещали по 4 г прорастающих семян. В конические колбы наливали по 10 мл 0,1 н раствора гидрооксида бария и закрывали их пробками с крючками. Контрольная колба не содержала семян, а в 4 остальные, быстро приоткрыв их, подвешивали на крючки пробок мешочки с семенами. Оставляли колбы на 15 минут. В течение этого времени осторожно покачивали колбы. Затем вынимали мешочки, добавляли но 3 капли раствора фенолфталеина и отгитровывали 0,1 и раствором соляной кислоты. Интенсивность дыхания семян рассчитывали по количеству поглощенного баритом раствора углекислого газа по формуле:
_(a-h)-2.2K
УД -----------------*
nt
где о - количество соляной кислоты, пошедшей на титрование в контроле, мл; b - количество соляной кислоты, пошедшей на титрование в опыте, мл; К - поправка к титру 0,1 и р-ра соляной кислоты; п -вес сухих семян, г; / - время проведения опыта, ч.
При десяїи-, двадцати- и тридцатиминутной экспозиции она составила, соответственно, 159,6 %, 130,6 % и 74,7 % по сравнению с контролем у семян огурцов copra Тополек и 167,9 %, 134,4 % и 76,4 % у семян огурцов сорга Висконский.
Активность каталазы изучали с помощью газометрического метода. Дня этого навеску листьев в 3 г растирали в фарфоровой ступке, добавив немного мела для создания слабощелочной реакции, оптимальной для действия каталазы. Затем добавляли 15 мл воды и тщательно растирали до однообразной массы. Полученную суспензию переливали в один из отсеков каталазника, в другую прилив 3 мл 3 % раствора перекиси водорода. Затем быстро соединяли суспензию из листьев с перекисью водорода. Далее следили за изменением уровня жидкости в измерительной бюретке через 2, 5 и 10 минут. Активность каталазы выражали в мм кислорода, выделившегося из 1 г листьев.
При тех же экспозициях были получены следующие показатели: у огурцов сорта Тополек 127,0 %, 108,1 % и 90,4 %, а у огурцов сорта Висконский, со-
ответственно, 127,8 %, 109,5 % и 90,4 % по сравнению с контролем.
Таким образом, наилучшие результаты по исследуемым показателям получены у растений с десятиминутной дозой облучения УФ-лучами, что позволяет высказать предположение о том, что кратковременная обработка семян указанным способом приводит к усилению процесса дыхания. Более длительное облучение (в нашем случае тридцагиминугная экспозиция) несколько угнетает этот сложный процесс.
Ранее нами были установлены факты усиления при использовании УФ-облучения отдельных показателей других физиологических процессов: водного обмена и фотосинтеза. Все вместе указывает на ускорение развития растений, полученных из семян, которые прошли кратковременную предпосевную обработку ультрафиолетом.
МЕСТО КОСТОЧКОВЫХ ПЛОДОВЫХ КУЛЬТУР РОДА СЕИАЯШ В ИНТЕНСИВНОМ САДОВОДСТВЕ
© Ж.О. Гаврилова, И.П. Синими
Вишня - одна из важнейших плодовых пород, продукты, содержащиеся в плодах вишни, представляют большую ценность для питания человека и для лечебных целей. Плоды вишни идут как десерг и сырье для технологической переработки. Последние годы характеризуются наличием изменений в погоде и климате, которые значительно затрудняют выращивание большинства плодовых растений в средней полосе нашей страны. Характерными стали стрессовые явления в природе, губительно действующие на растения, резко снижающие продуктивность различных плодовых пород. Так, например, в последние годы были зимы с очень сильными морозами, необычайная жара летом, а вегетационный сезон 2000 года характеризовался повышенной влажностью. С другой стороны, бывают и засушливые годы. Большую опасность представляют и такие явления, как повышение уровня грунтовых вод, связанное с деятельностью человека, суховеем, ураганы и другие неблагоприятные явления.
Все вышеуказанное говорит о том, что в современных условиях нужны высокоадаптивные, устойчивые к стрессовым явлениям сорта плодовых растений ( табл. 1). Гак, среди сортов вишни большое значение приобретают формы, производные от вишни степной. Эти сорта отличаются, как правило, умеренным ростом, высокой зимостойкостью, засухоустойчивостью, продуктивностью. Большой интерес представляют сорта, полученные в результате гибридизации вишни степной с другими видами вишни и черешни.
Хозяйственно-ценными признаками отличаются сорта и гибриды рода Cero.su.у, полученные с участием вишни степной, такие, как Комсомольская северянка, Звезда, Степной Орел. Комсомольская является наиболее урожайным сортом вишни (до 250 ц/га).
Нами совместно с Е.С. Лукиным и Л.А. Щекото-вой разработаны приемы для создания высокопродуктивных насаждений вишни применительно к современным сложным эколого-климатическим условиям. Мы предлагаем уплотненную посадку вишни в комплексе со специальной контурио-омолаживающей обрезкой. Благодаря такой системе обрезки создается компактная крона деревьев, в пределах которой наиболее активно усваиваются влага и различные минеральные и органические питательные вещества. Такие насаждения дают высокие стабильные урожаи. Лучше всего для них подходят сорта, производные от вишни степной. Нами совместно с группой соавторов из генофонда, полученного в результате гибридизации с участием вишни степной и лучших сортов вишни, выделены новые элитные формы: Диана, Жасминная, Нежность, Роза, Фермерская, Пригородная, которые отличаются хорошими адаптивными способностями, плодами универсального назначения. Эти сорта обладают многими ценными качествами, унаследованными от вишни степной: умеренным ростом дерева, хорошей укореняемостыо зеленых черенков в установках искусственного тумана. Новые опытные формы можно с высокой эффективностью возделывать в виде корнесобственной культуры. Кроме того, новые элитные формы хорошо подходят для использования их в высокоинтенсивных насаждениях. Они хорошо развиваются после проведения контурио-омолаживающей обрезки, быстро наращивают урожаи. Обрезка способствует тому, что плоды получаются более крупными, одномерными, урожай на 15-25 % выше, чем в обычных насаждениях, созревают одновременно.
Таким образом, использование новых сортов и современной технологии их возделывания позволяет иметь хорошие и стабильные урожаи вишни даже в сложных условиях современной экологии.
