CC BY
19
j Mechanisms
Regulatory Mechanisms
in Biosystems
ISSN 2519-8521 (Print) ISSN 2520-2588 (Online) Regul. Mech. Biosyst., 8(3), 317-322 doi: 10.15421/021750
The impact of growth stimulators and retardants on the utilization of reserve lipids by sunflower seedlings
V. G. Kuryata, I. V. Poprotska, T. I. Rogach
Vinnytsya State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsyubynsky, Vinnytsya
Article info
Received 24.05.2017 Received in revised form
23.06.2017 Accepted 28.06.2017
Vinnytsya State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsyubynsky, Ostrozhskogo Str., 32, Vinnytsya, 21000, Ukraine. Tel.: +38-067-261-98-97. E-mail: i_poprotska@ukr.net
Kuryata, V. G., Poprotska, I. V., & Rogach, T. I. (2017). The impact of growth stimulators and retardants on the utilization of reserve lipids by sunflower seedlings. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(3), 317-322. doi: 10.15421/021750
Using growth stimulators and anti-gibberillin preparations of different chemical compounds, we created different pressures in the coordinate covalent bond systems during germination of sunflower seeds. Using gibberellin and treptolem growth stimulators and Paclobutrazol and Chlormequat-Chlorid anti-gibberillin preparations is an efficient method of reconstructing coordinate covalent bond during the germination of seeds of oil-bearing crops. It allows determination of the role of the hormone factor in the utilization of reserve lipids over the heterotrophic phase of plant development. Blocking the synthesis of gibberellins by retardants caused decrease in activity of lipase, hydrolysis of reserve lipids and the meristem, which resulted in decrease in the energy of germination. Compared to the control, the impact of gibberellin increased the content of butyric acid, and the impact of Paclobutrazol reduced the content of butyric acid. Linoleic acid showed exactly the opposite changes. In relation to the control, a significant increase in the content of non-saturated linoleic acid was observed in both variants of the experiment. Gibberellic acid stimulated and Paclobutrazol slowed the usage of free higher fatty acids for the process of morphogenesis.
Keywords: Helianthus annuus L.; "source-sink" relations; retardants; hormonal regulation; germination of seeds
Вплив стимуляторiв росту та ретардан^в на утилiзацiю резервно!' оли проростками соняшнику
В. Г. Кур'ята, I. В. Попроцька, Т. I. Рогач
Втницъкий державный педагоггчний утверситет гмет Михаила Коцюбинського, Втниця, Украша
Створювали рiзне напруження в систе]ш «донор - акцептор» у процем проростання насшня соняшнику, використовуючи стимулятори росту та антигiберелiновi препарати рiзноl хiмiчноl будови. Застосування стимулятс^в росту пберелшу та трептолему та антиriберелiнових препарата паклобутразолу та хлормекватхлориду - ефективний прийом реконструкцй донорно-акцепторних вщносин у перюд проростання насшня олшних культур, що дозволяе встановити роль гормонального фактори в утитзаци резервних лшдав у гетеротрофну фазу розвитку рослини. Блокування синтезу пберелшв ретардантами спричинило зниження активност лшаз, riдролiзу резервно! оли, зниження активноста меристем i ввдповдае зниження енерги проростання намння. За до пберелшу зростав, а за до паклобутразолу зменшувався вмют оле!ново! кислоти проти контролю, протилежш змiни вiдмiчено для лiнолевоl кислоти. Суттеве зростання вмiсту ненасичено! лiноленовоl кислоти вiдбувалося в обох варiантах дослiду порiвняно з контролем. Пберелова кислота стимулювала, а ретардант паклобутразол уповiльнював використання вiльних вищих жирних кислот на процеси морфогенезу.
Ключое1 слова: НеНапЛт сттт Ь.; донорно-акцепторш вiдносини; ретарданти; гормональна регуляцш; проростання насiння
Вступ
Розроблення способ1в регуляцд донорно-акцепторно! системи (система «source - sink») рослин мае суттеве теоретичне та прак-тичне значення, оск1льки в1дкривае перспективи спрямованого перерозподшу потокш асимшятв до господарсько-цданих органв рослини. Нин у продукцтйному процеа рослин найкраще вивчем питання функционально! та регуляторно! взаемодо фотосинтезу та росту (Kuryata, 2009; Kiriziy et al., 2014). В1дпов1дно до сучасних уявлень виша рослина являе собою цшсну систему, де донор аси-мiлятiв - фотосинтетичш органи, перш за все листки, а шш1 части-ни рослини виступають як акцептор. Основн закономрносп фун-
кщонування донорно-акцепторних ввдносин вивчають, в основному, год час аналзу сгпвввдношення штенсивносп процес1в росту та фотосинтезу, де процеси росту виступають як основний акцептор, а фотосинтез - як донор асимшятв (Kuryata and Polyvanyj, 2015; Rogach and Rogach, 2015; Yu et al., 2015; Kuryata et al., 2016; Rogach et al., 2016). П1д асимшятами при цьому мають на увая р1з-н сполуки, асимшьоваш рослиною у процес! фотосинтезу вугле-цю, у першу чергу транспорта та запаси форми вуглеводв -основу енергетичних i метаболчних процес1в, а також «будвель-ний матер1ал» у процесах росту та розвитку на вск р1внях орга-изацд рослинного оргашзму (Kiriziy et al., 2014). Видляють три типи атрагувальних центров, як1 в1др1зняються характером функ-
цюнальжд активном!: точки росту, мсця вщкладання речовин у запас та мсця активного метаботзму, причому встановлено, що гснуе позитивна кореляця мж кшьюстю та актившстю цих акцепте^ i фотосинтезувальною актившстю листк1в. Регуляця цих вщносин як системи перерозподшу асимшяпв мiж органами та тканинами рослини в онтогенезi може здшснюватися на всiх р!в-нях оргатзацй за учасп piзних механ1зм1в (Mohammad and Mohammad, 2013; Ljung et al., 2015; Savage et al., 2015; Sugiuia et al., 2015; Bonelli et al., 2016).
У практичному плат для опгимзащ ростових пpоцесiв i про-дуктивносп рослин застосовують синтетичш регулятори росту, в тому чист ретарданти (Ramburan and Greenfield, 2007; Kumar et al., 2012; Tae-Yun and Jung-Hee, 2012; Pavlista, 2013; Yan et al., 2013; Sang-Kuk and Hak-Yoon, 2014; Sardoei et al., 2014; Yan et al., 2015; Panyapruek et al., 2016; Wang et al., 2016). Разом iз цим, знач-но менше шформацй про функцюнування ща системи в гетеро-трофну фазу розвитку рослини (перюд проростання насiння, бульб, кореневищ, цибулин). У цей пеpiод ввдбуваегься викорис-тання на потреби морфогенезу депонованих в органах запасання резервних сполук piзноï хiмiчноï будови (вуглеводв, азотумсних сполук i олц). 1снуюча шформацш свщчить про можливiсть регу-ляци швидкосп утил!заци резервних сполук на потреби росту та розвитку зовншнжи та внутршнжи чинниками.
Швидисть росту стебла залежить в!д меpистематичноï актив-носп субапiкальноï зони, яка значною мрою контролюеться пбе-релшами (Minguet et al., 2014; Hedden and Thomas, 2016). Фотоморфогенез (розвиток на свгтт) та скотоморфогенез (розвиток у темpявi) потребують piзного р!вня забезпечення пластичними ре-човинами (Golovatskaya and Karnachuk, 2007; Kutschera and Briggs, 2013; Wu, 2014; Franklin, 2016; Poprotska and Kuryata, 2017). Поси-лення pостовоï функци паростками картопт у темpявi супровод-жуеться тдвищенням активносп амшази та штенсивишим вико-ристанням запасного крохмалю бульб (Rogach et al., 2016). Серед внутршнж фактоpiв регуляцй напруження донорно-акцепторних вщносин ключову роль вщграе гормональна система. Фтогормо-ни включен в систему трансдукци свплового сигналу (Horni-tschek et al., 2012; Zhang et al., 2014; Humplik et al., 2015; De Wit and Pierik, 2016; Van Hook, 2016). Зокрема, за до свiтла змшюеться метаботзм i чутливють рослин до пберелмв (Zhang et al., 2014). Проростання насшня та оргашв запасання, як! мстять як основну резервну речовину крохмаль, супроводжуеться мциованим пбе-релшом синтезом de novo та видшенням зародком в ендосперм чотирьох гзоферменпв а-амшази, що викликае розщеплення крохмалю у крохмальних зернах. Застосування екзогенного пберелшу також спричиняе посилення цих процеав та стимулящю росту проростка. З шшого боку, застосування шпбпор!в росту - ретар-данттв, як! за мехашзмом до - антипберелши, дозволяе зменшити «запит» на асимшяти внаслщок блокування синтезу пберелшв, активносп амшазного комплексу та зниження штенсивносп функцюнування меристем.
Четвертины амошев!, фосфошев! та сульфошев! сот (АМО 1618, ССС, ДХ1Б, фосфон D) переривають бюсинтез пберелмв в однзй ланщ цього процесу, а основа сильнiшоï piстгальмiвноï до триазолпохщних ретарданпв (паклобутразолу, ун1коназолу, BAS 111 тощо) - блокування ферменпв синтезу пберелшв на трьох етапах. Ui дан! тдтверджуються тим, що ретарданти ефекти до четвертинних та триазолових сполук усуваються введенням екзо-генноï гiбеpеловоï кислоти (Kuryata, 2009). Таким чином, з'явля-еться можлив!сть, використовуючи щд час проростання насшня екзогенний стимулятор росту (пберелш або ретардант), змшювати напруженють донорно-акцепторних вщносин у рослин! шляхом стимулювання або шпбування штенсивносп росту проростка. Зокрема, вивчення впливу пберелшу та антипберелшового препарату хлормекватхлориду на газообм!н та використання резервних сполук у проросткв гарбуза у процес! проростання на свпт та у темряв! показало, що за умов скотоморфогенезу у проросткв гарбуза посилення або гальмування росту спричинило гвдвищен-ня штенсивносп дихання. У випадку перемикання типу живлення на свгтт з гетеротрофного на автотрофний обробка пберелшом
збшьшувала частку асим1ляц1йних процеов у вуглекислотному газообмм проросткв, а гальмування росту ретардантом спричи-нювало збиьшення дихальних витрат.
Формування проростками «запиту» на резервы асимшяти з ом'ядоль великою мрою визначаеться змшою активности суб-апкальних меристем, що проявляеться у прискорент проростання насшня, посиленн пстогенезу за дц пберелшу та послаблення цих процеов за впливу ретарданту (Poprotska and Kuiyata, 2017).
Швидюстъ росту стебла залежить ввд меристематично! активносп субапжально! зони, яка значною мрою контролюеться пбе-релшами. Встановлено тюний зв'язок мзж змшами ростових характеристик за до ретарданпв i активн1стю гормону: за впливу паклобутразолу, хлормекватхлориду та декстрелу вщмчено змен-шення активности вшьних пберелшв у пагонах малини в умовах вегетациного та польового дослщв, у той час як уведення екзо-генно! пберелово! кислоти суттево пдвишувало !х активность у тканинах стебла. Разом 1з цим, зводити ростову реакцию рослин лише до вмсту та активност! г1берел1н1в було б, на нашу думку, неправильним, осюльки вир1шальну роль в;д1грае баланс, сшввщ-ношення та посл1довн1сть до р1зних груп фгтогормонзв.
Застосування р1зних груп ретарданттв за гальмування росту пагошв малини суттево зменшило вмст в1льно! 1ндол1лоцтово1 кислоти (Kuiyata, 2009). Вщмчалися також змзни у сгпввдаошен-н1 зеатинрибозиду та зеатину за до паклобутразолу у б1к менш активно!, транспортно! форми гормону (зеатинрибозиду). Застосу-вання хлормекватхлориду та паклобутразолу впливало не лише на активн^сть ф1тогормон1в - стимулятор1в росту, а i на вмст абсци-зово! кислоти (АБК) у пагонах рослин - зростав умст вольно! форми ф1тогормону. При цьому застосування етиленпродуцента декстрелу, який не впливае на синтез г1берел1ну, а блокуе активность уже синтезованого гормону, значно менше впливало на вмст АБК. Збшьшення вмосту АБК у тканинах рослин у перюд активного росту за до хлормекватхлориду та паклобутразолу за одночасного зменшення вмсту пберелтав пояснюеться тим, що синтез абсцизово! кислоти та пберелтв - г1лки единого шляху утворення терпен1в, i в обох випадках !х синтез 1де через мева-лонову кислоту. У метабол1зм! рослини юнуе метабол1чне розга-луження, на кнцях якого утворюються г1берел1ни та абсцизова кислота. У цих умовах застосування ретарданттв спричиняе зм-щення синтезу терпен1в у б1к синтезу сексвперпетв - АБК. Так1 змии у синтез! гормонального комплексу у перюд проростання викликають вдаоввдщ змши сп1вв1дношення стимулятори / 1нг1б1-тори росту та гальмування ростових процеав. При цьому пор1в-няльний вплив стимулятор1в росту та ретарданттв на рют пророст-к1в i особливосп використання резервно! ол1г нас1ння олшних культур п1д час проростання, на ввдмшу в!д нас1ння злакових, яю м1стять резервний крохмаль, вивчено недостатньо.
У зв'язку 1з цим, мета тщ стал! - встановити особливосп використання резервних лшвдв нас1ння соняшнику п1д час моде-лювання р1зного напруження донорно-акцепторних в1дносин за впливу стимулятор1в росту г1берелово! кислоти та трептолему та 1нг1б1тор1в росту хлормекватхлориду та паклобутразолу.
MaTepiai i методи дослщжень
Для впливу на штенсивтсть проростання насгння соняшнику в р1зних вар1антах досл1ду застосовували обробку стимуляторами росту г1береловою кислотою (ГК3) i трептолемом, а також шпбпорами росту хлормекватхлоридом (ССС) i пакло-бутразолом (Р333). У статп описано так1 препарати (Gry-tsayenko et al., 2008; Kuryata, 2009).
Пберелова кислота (С19И22Об) - бша кристал1чна речовина з молекулярною масою 346,2 Да. Температура плавлення 227 °С. Речовина погано розчинна у вод! та добре розчинна в орган1чних розчинниках. Пберелова кислота малотоксична сполука, належить до 3-го класу токсичност1. ЛД50 для шур1в -15 630 мг/кг.
Трептолем - комплексний препарат 2,6-диметилп1ридин-1-оксиду з бурштиновою кислотою (50 г/л) та Емстиму С (1 г/л).
До препарату у склада Етстиму С входять також фггогормони пберелшово!, ауксиново!, цитокшшово! природи, амшокисло-ти, вуглеводи, мжроелементи, отриман шляхом культивуван-ня гриб1в - ендофшв 1з коренево! системи рослин на штучному живильному середовищт
Хлормекватхлорид (Р-хлоретилтриметиламоншхлорид) -похщна чегБергинних амонiеБих солей. Це бша кристал1чна речовина, молекулярна маса - 158,1 Да, температура розкла-дання - 300 °С, розчиннсть у водi - 74% при 20 °С. Добре роз-чиняеться у спиртах, ацегонi та погано у вуглеводнях. ЛД50 для бших пацююв - 600-700 мг/кг, малотоксичний для риб. Препарат малотоксичний, не виявляе канцерогенних 1 бластомоген-них властивостей, не акумулюеться ! не розкладаеться в орга-шзм1, через 48 годин виводиться з нього. Перiод напiБрозпаду у Грунт!, залежно в1д гемперагури та вологосп Грунту, стано-вить 3-48 д16. Паклобутразол (Р333) - 4,4-диметил-1-(1Д,4-триазолш-1)-1-(4-хлорфенл)пенганол-3, похвдна 1,2,4-триазо-лу. Характеризуеться низькою розчиннiсгю у водi - 0,035 г/л, температура плавлення 165-166 °С. ЛД50 для бших пацюкiБ 13561953 мг/кг. Висока активнiсгь паклобутразолу пов'язана з1 ста-бшьнстю його молекули.
Насiння соняшника г16риду Свгточ i сорту Флагман замо-чували розчинами препаратов у чашках Петрi на фшьтруваль-ному паперi розчинами препаратв - пберелово! кислоти (ГК3, 150 мг/л), трептолему (0,033 мл/л), хлормекватхлориду (ССС, 1% водний розчин) i паклобутразолу (0,05% водний розчин) i пророщували за 20 °С у гермосгагi. Контрольний варiанг про-рощували на дистильованй вод1. Бюлопчна повторн1сть до-слiджень п'ятиразова. На третю добу пророщування визначали енергто проростання. Оскшьки штенсивний пдрол1з оли в насiннi соняшнику вiдбуваеться з шосто! по дБанадцяту добу, на шосту добу проростки фiксували за 105 °С та досушували за 65 °С до пов1тряно-сухого стану для наступного аналiзу вм1сту оли та кшьюсного аналiзу вмюту вищих жирних кислот у нй. У проростаючому насiннi соняшнику на шосту добу визначали активнсть кислих i лужних лiпаз методом титрування. Для створення слабкого кислого середовища використовували ацетатний буфер 1з рН 4,7, а для створення лужного середовища - боратний буфер 1з рН 8,5. Для оцшювання можливо! присутносп крохмалю проводили як1сну реакцто з реактивом Люголя. Загальний вмтст оли в насiннi визначали методом екстракци в апаратi Сокслета, як органчний розчинник використовували петролейний ефiр 1з температурою кипшня 40-
65 °С. У зразках видглено! оли визначали И як1сн1 характеристики: кислотне число, число омилення, еф1рне число (AOAC, 2010). Аналогична повторн1сть дослГджень - п'ятиразова.
Вмст i як1сний склад вищих жирних кислот (ВЖК) визначали методом газово! хроматографи на хроматографi «Кри-стал-2000» фiрми Хроматек (Росш). Умови хроматографуван-ня: склян колонки розмром 1 500 x 2 мм, заповнеш сорбентом штертоп-супер +5% неоплекс 400, зернистiсть сорбенту 0,160,20 мм. Газ-носш - азот, швидксть проходження газу -70 мл/хв. Температура колонки - 200 °С, випаровувача - 230 °С, полум'яно-ютзацшного детектора - 240 °С.
Результата дослщжень обробляли статистично за допомо-гою комп'ютерно! програми Statistica 6.0 (StatSoft Inc., USA). У таблицях i на рисунках наведено середньоарифметичт зна-чення та !х стандарты похибки.
Результати
Пгзнання мехатзм1Б утшпзаци резервних лтдов важливе для розумгння функцюнування донорно-акцепторно! системи рослин у гетеротрофний перiод розвитку, оскшьки саме лЫди вiдкладаються як основна резервна речовина насшня у 75% видав кБiткових рослин. Гiдролiз резервних ллидав здайснюеть-ся за впливу лшаз (КФ 3.1.1.3), як розщеплюють триацил-глгцериди на глгцерин та вищi жирн кислоти. Bi продукта гiдролiзу можуть перетворюватися на глюкозу у процесах глю-конеогенезу, внаслГдок чого забезпечуються процеси органо-та пстогенезу проросшв. Рiзне напруження донорно-акцеп-торних вiдносин мiж зоною депонування резервних сполук i зоною росту проростка створювали в експериментi, використо-вуючи стимулятори росту (гiберелова кислота, трептолем) та iнгiбiтори росту ретарданти хлормекватхлорид i паклобутра-зол, що спричинило змГни швидкостг проростання насшня та, вiдповiдно, використання рГзно! кiлькостi основно! резервно! речовини. Результати дослГдження свщчать, що застосування пберелово! кислоти, синтетичного стимулятора росту трепто-лему та шпбгтор1в росту хлормекватхлориду та паклобутразолу викликало змши лГтдного обмгну проросткв та швидкосп !х проростання (табл. 1). На третю добу пророщування насшня енергш проростання за до пберелшу та трептолему достовГрно не вiдрiзнялася вгд контролю. Разом Гз цим, застосування шпбггор1Б росту хлормекватхлориду та паклобутразолу в обох сорпБ соняшнику викликало суттеве И зниження.
Таблиця 1
Ддя стимулятор1в росту та ретардантГв на штенсивтсть проростання, вмст i яшси характеристики оли у проростках соняшнику (n = 5)
Об'ект Вар1ант дослГду Енергш проростання, % Вмют олй, % на масу сухо!речовини Активтсть кислих лшаз, мл 0,1 N NaOH/г Активтсть лужних лшаз, мл 0,1 N NaOH/г
контроль 74,0 ± 1,4 48,5 ± 0,5 2,3 ± 0,1 3,6 ± 0,2
Сорт Флагман трептолем 75,3 ± 3,4 46,2 ± 1,5 3,9 ± 0,2* 4,0 ± 0,2
ССС 60,7 ± 2,2* 49,1 ± 0,6 1,0 ± 0,1* 2,1 ± 0,1*
Пбрид Свгточ контроль ГК Р333 99,4 ± 1,3 99,8 ± 1,1 93,6 ± 1,2* 43,2 ± 0,5 42,9 ± 0,4 47,9 ± 0,3* 1,8 ± 0,1 1,9 ± 0,2 1,3 ± 0,1* 1,9 ± 0,1 2,1 ± 0,1 1,5 ± 0,1*
Примтка: * - рГзниця достовГрна за Р < 0,05.
Аналз вмсту оли у проростках на шостий день пророщування насшня по варiантах дослГду свГдчить про значне його змен-шення в контрот, за впливу застосованих стимулятор1в росту, i вищий вмст олй за д! хлормекватхлориду та паклобутразолу. Це -показник уповшьнення утишзаци резервних лГтдав гид час проростання насшня за до ретардантГв. Використання резервно! оли у перюд проростання насшня олГйних культур вГабуваеться за учасп лшаз. ЛГпази синтезуються на мембранах ендоплазматич-ного ретикулюму та переносяться у вигляда секреторних пухирц1Б до сферосом ом'ядоль, де тсля руйнування мембрани кисла лГпаза розщеплюе триглщериди до глщерину та вищих жирних кислот. З Гншого боку загальновГдомо, що розщеплення л1И1д1в може в1дбуватися за впливу лужних лшаз у глютасомах. Аналз активност! кислих i лужних лшаз по вар1антах досл1ду сввдчить
про вищу !х актиБнiсть за до гiбереловоl кислоти та трептолему, та зниження активносп цих ферменпв за впливу обох ретардантгв (рис. 1). Привертае увагу той факт, що штенсивнсть проростання у контрот та у проце^ застосування стимулятор росту достов1р-но не вiдрiзнялася. На нашу думку, це свщчить про достатне забез-печення процесу проростання насiння соняшнику синтезованими ендогенними гiберелiнами, у зв'язку з чим додаткове застосування екзогенних стимулятор1в мало впливало на процес. Аналогiчна ситуация вiдмiчалася для вм^сту резервно! олй по цих варiангах досл1ду - р1зниця була м1н[мальною. Разом 1з тим, застосування ретардангiБ четвертинно! амачно! сол1 хлормекватхлориду та три-азолпохщного препарату паклобутразолу викликало блокування синтезу ендогенних гiберелiнiБ, що, на нашу думку, спричинило уповшьнення процесу проростання та використання резервних
лшщв. Вщомо, що i четвертинн1 амоыет сполуки, i триазолпохщ-н препарати шпбуютп> синтез пберелтав, причому чим бшьше ланок бiосинтезу гiберелiнiв вони блокують, тим вищд !х актив-нiстъ. Так, четвертинн амонiевi сполуки (ССС, фосфон Д, АМО-1618) шпбують активнють ент-каурен-синтази пд час утворення копалiлпiрофосфату з гераншгеранюлдифосфату, а паклобутразол переривае синтез гiберелiну зразу у трьох точках, iз чим пов'язана його вища активнiсть (Kuryata, 2009).
Застосування гiстохiмiчноl реакцй з реактивом Люголя на крохмаль сввдчило про вiдсутнiстъ цього полiсахариду в про-ростаючому насiннi. Отже, для культури соняшнику посилення проростання не супроводжуеться синтезом амилаз de novo, що характерно для злакових культур. Дозр!вання та проростання наин-ня олшних культур супроводжуються суттевими якiсними змна-ми складу вищих жирних кислот, хоча послвдовнють !х перетво-рення п1д час проростання насшня залишаеться значною мрою неввдомою. Аналiз низки якiсних характеристик олй, видлено! з насiння на 6-ту добу проростання по варiантах дослщу, дае мож-ливiсть оцшиш загальну спрямованють процесiв, яю супроводжу-ють проростання насшня соняшнику. Зокрема, за дц ГК3 i рiзних тигiв ретарданпв ввдбувалися змши кислотного, лужного та ефiр-ного чисел оли пор1вняно з контролем (табл. 2).
Таблиця 2
Дiя ГК3 i паклобутразолу на якiснi характеристики оли насшня соняшнику пбриду Светоч (6-а доба проростання, n = 5)
Показник Контроль ГК3, 150 мг/л Паклобутразол, 0,05%
Кислотне число, 4,1 ± 0,2 3,9 ± 0,1 3,6 ± 0,2
мг КОН/г олй
Число омилення, мг КОН/г олй 172,2 ± 7,0 189,7 ± 4,2* 177,3 ± 5,1
Ефiрне число, мг КОН/г олй 168,1 ± 6,8 185,8 ± 4,1* 173,7 ± 4,9
Иодне число, г I/100 г олй 118,3 ± 1,3 128,6 ± 2,4* 121,5 ± 2,1
Примтка: * - р1зниця достов1рна за Р < 0,05.
Кислотне число характеризуе юльюсть вшьних вищих жирних кислот в оли. Отримат данi св^ать, що за впливу ретарданту паклобутразолу вмiст вшьних жирних кислот в оли був меншим, тж у варiантi з ГК3 i контролi. Це дозволяе зробити висновок про пов1льн!тттий гiдролiз оли запасних тканин насшня за да цього рiстiнгiбувального препарату.
Число омилення найбшьше саме у варiантi iз застосуванням пберелово! кислоти, а вище значення ефiрного числа в оли за до ГК3 свадчить, очевидно, про уповiльнене використання глщери-ну на утворення цукрiв у проростаючому насiннi на перших етапах розвитку, нiж використання для цього жирних кислот.
Показник вмсту ненасичених ВЖК в олй - йодне число. За до препаратов вщбуваються змши цього показника: на 6-ту добу проростання йодне число зростае у варiантах is застосуванням як пберелово! кислоти, так паклобутразолу, що сюдчть про вдаовдае пдвищення вмiсту ненасичених ВЖК в ami.
Повыше уявлення про особливостi складу соняшниково! оли за да препаратв може дати хроматографiчне дослщження !! жирнокислотного складу. Застосування ретарданпв у перюд бутотзаци спричиняе змши профшю жирних кислот i спшвщ-ношення ненасичених i насичених жирних кислот у насшт олiйних культур. Зокрема, вщмчено збiльшення у соняшнико-вш, рiпаковiй, соевiй, ллянiй олiях зазначеного спввдаошення за да ретардантiв, що корелюе зi збiльшенням показник1в йодного числа. У со! це спввщношення змiнюеться через збшь-шення вмiсту незам1нно! лшолево! та зменшення пальмпино-во! та стеариново! кислот. У рослин соняшнику - те ж за рахунок лшолево! кислоти (Kuryata and Poprotska, 2016).
У рослин льону олшного за да хлормекватхлориду досто-вiрно зростав вмiст олешово! та лшоленово! кислот (Kuryata and Khodanitska, 2012). Разом iз цим, у рослин маку олшного вмтст насичених i ненасичених жирних кислот не змшюеться
(Kuryata and Polyvanyi, 2015). Одне з важливих практичних завдань - зменшення в оли вмюту лшоленово! кислоти, яка пiд час збершання надае ш гiркого смаку. Ретарданти викликали зменшення вмiсту ще! кислоти в ршаковш олй, яке супровод-жувалося, як правило, зростанням вмсту лшолево! кислоти (Kuryata and Poprotska, 2016). Питання утилiзацu ВЖК на потреби формування проростка в гетеротрофну фазу розвитку вивченi значно менше.
У зразках соняшниково! оли насшня сорту Свггоч на шосту добу проростання присутт 9 вищих жирних кислот: мристинова, стеаринова, пальмтинова, пальмтолешова, олешова, лшолева, rn-ноленова, арахiнова та бегенова. Серед ненасичених ВЖК домну-вали оле!нова та лшолева кислоти, серед насичених - пальмпинова кислота. Застосування пберелово! кислоти та паклобутразолу зумовило змши вмсту цих кислот в оли (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив пберелово! кислоти та паклобутразолу на жирнокислотний склада оли насшня сорту Свгточ тд час проростання (% на сиру речовину, n = 5)
Назва кислоти Контроль Пберелова кислота Паклобутразол
Мiристинова 0,25 ± 0,002 0,16 ± 0,001* 0,15 ± 0,002*
Стеаринова 4,05 ± 0,06 4,41 ± 0,04* 4,02 ± 0,05*
Пальмiтинова 7,15 ± 0,10 5,94 ± 0,15* 6,77 ± 0,11*
Пальмiтолеlнова 0,05 ± 0,001 0,04 ± 0,001* 0,05 ± 0,002
Оле!нова 35,18 ± 0,15 35,69 ± 0,11* 34,29 ± 0,06*
Лшолева 52,55 ± 0,25 52,19 ± 0,09 53,17 ± 0,06*
Лшоленова 0,36 ± 0,005 1,13 ± 0,002* 1,16 ± 0,004*
Арахiнова 0,20 ± 0,003 0,22 ± 0,005* 0,19 ± 0,005
Бегенова 0,21 ± 0,002 0,22 ± 0,001* 0,20 ± 0,002*
Сума ненасичених кислот 88,1 89,1 88,7
Сума насичених кислот 11,9 10,9 11,3
Сшввщношення ненаси-ченi/насиченi кислоти 7,4 8,1 7,8
Примтка: * - рiзниця достовiрна за Р < 0,05.
За до пберелшу зростав, а за до паклобутразолу зменшувався вмст олешово! кислоти проти контролю та протилежт змши ввд-мчалися для лшолево! кислоти. Суттеве зростання вмсту ненаси-чено! лшоленово! кислоти ввдбувалося також в обох вар1антах дослщу проти контролю. Вдаовщно змзнювалося сгпввщношення ненасичеш / насичеш ВЖК у процеа проростання за до препарата. В обох вар1антах дослщу в1дбувалося пщвищення цього показника. Отже, застосування екзогенного пберелшу та антипбере-лшового препарату паклобутразолу викливае суттев1 змзни у вико-ристант резервно! олй та 11 жирнокислотного складу у перюд проростання насшня соняшнику.
Обговорення
Застосування регулятор1в росту з протилежним механизмом да для створення р1зного напруження донорно-акцепторних вщ-носин у рослин дозволяе проаналвувати особливосп перерозпо-дiлу асимшяпв [ депонованих в органах запасу резервних речовин на р1зних етапах онтогенезу. Такий пщхщ у першу чергу дозволяе штучно перерозподiляти потоки продуктов фотосинтезу до госпо-дарсько-цнних оргашв, тобто оптимзувати продукц1йний процес рослин сiльськогосподарських культур (Кипа1а et а1., 2016). Застосування ретарданпв дозволяе також забезпечити збернання про-дукцй. Зокрема, обробка бульб картопт паклобутразолом, хлор-мекватхлоридом суттево гальмуе проростання, що сприяе збере-женню продукцй (^^асИ е1 а1., 2016).
Застосування цього тдходу у гетеротрофну фазу розвитку (у перюд проростання) дозволяе визначити ефективтстъ використання запасних речовин у насшт з р1зним типом резервних спо-лук (крохмалю, бшюв та олй) встановити можлив1 регуляторы мехашзми цього процесу. 1снуе тюний зв'язок м1ж зм1нами рос-тових характеристик за дй ретардантгв [ активнютю г1берел1н1в. Зокрема, за впливу паклобутразолу, хлормекватхлориду та дек-стрелу в1дм1чено значне зменшення активност1 в1льних г1берел1н1в
у пагонах малини в умовах вегетациного та польового дослэдв, у той час як уведення екзогенно! пберелово! кислоти суттево п1дви-шувало !х активность у тканинах стебла (Kuryata, 2009). Ранше нами було встановлено, що р1ст проросткв гарбуза пригнчувався на свпт, однак обробка проросткв пбереловою кислотою значно знмала ефект, викликаний свплом.
У раз! зменшення синтезу пберелшу за впливу ретарданту рютгальм1вний ефект свпла посилювався, що свщчить про те, що пберелши - активн модифшатори фоторецепторно! системи рослин (Poprotska and Kuryata, 2017). Формування проростками «за-питу» на резервн асимшяти 1з ом'ядоль великою мрою визнача-еться змшою активносп субапжальних меристем, що проявляешься у прискоренн проростання насшня, посиленн пстогенезу за дй пберелшу та послаблення цих процеов за дй ретарданту. Отрима-н результати щодо визначення вмсту р1зних форм азоту та олй в ом'ядолях гарбуза свщчать, що пберелши - важлива ланка уникального регуляторного механзму мобтзацй резервних речовин у наинт, яке проростае, незалежно в!д !х хмчно! природи (Kuryata and Poprotska, 2016).
Особливост! утил1зац1! резервно! олй, вищих жирних кислот за умов прискорення або уповшьнення проростання насшня олш-них культур за дй пберелшу та антипберелшових препарата потребуюсь поглибленого вивчення. Отриман! результати свщчать, що насшня соняшнику п1д час проростання достатньо забезпечене ендогенними гiберелiнами, внаслщок чого додаткова обробка його пбереловою кислотою та трептолемом не спричиняла суттевого прискорення проростання. Утиmзацiя резервно! олй в контрот та за дй стимулятор росту ввдбувалася суттево iнтенсивнiше, шж у варiантах 1з застосуванням ретарданта хлормекватхлориду та паклобутразолу. На нашу думку, шпбування проростання та використання резервно! олй на процеси морфогенезу за дй ретарданпв визначалася саме блокуванням ними синтезу ендогенних пберел-нв. Дефшит гормону спричинив зменшення пдролпично! активносп резервних тканин внаслщок iнгiбування синтезу лшаз i активности меристем проростюв, тобто обмежувалася активнсть як донорно!, так i акцепторно! сфери рослини.
Отриман! результати св!дчать, що р1зншя в умст! олй в перь од проростання насшня за дй стимулятор1в росту та контролю бу-ла меншою, н1ж за дй ретарданпв. Аналопчну закономiрнiсть спостерншися п1д час вивчення проростання насшня гарбуза за дй пберелшу та хлормекватхлориду. Пояснення цьому факту по-лягае в тому, що у перюд проростання використовуються також 1нш1 сполуки, у першу чергу резервы азотумсн речовини (Poprotska and Kuryata, 2017). Проростання насшня гарбуза супроводжу-еться не лише використанням резервно! олй та азотумстних сполук, а й суттевою перебудовою потсахаридного комплексу клпинних стшок. При цьому можливе використання як резервно! речовини пентозанв клпинних стшок, в!дбуваеться змша конфор-мацй та часткове збшьшення молекулярно! маси пектин1в. Процес посилюеться п1д час скотоморфогенезу внаслщок штенсивного росту проросткв за ввдсутносп автотрофного живлення та, як на-слщок, глибшо! утишзацй резерв1в донора пластичних речовин -ом'ядоль (Poprotska, 2014).
Результати свщчать, що за дй антипберелшового препарату паклобутразолу зм1нюються яист показники олй: зменшуеться кислотне число, число омилення та еф1рне число пор1вняно 1з застосуванням пберелово! кислоти. На нашу думку, це - св!дчен-ня того, що шпбування синтезу пберелшв за дй ретарданту ви-кликае зменшення загально! кшькосп в1льних ВЖК в олй, уповшьнення процеов !х окиснення та штенсивнший глюконеогенез глщерину. Пгдвищення вмсту ненасичених жирних кислот в олй проростаючого насшня за дй пберелово! кислоти та паклобутразолу пор1вняно з контролем можна пояснити р1зною штенсивн-стю використання окремих кислот на процеси морфогенезу та процеси десатурацй На нашу думку, зростання частки ненасичених ВЖК в олй проростка за дй пберелово! кислоти може в!дбуватися за рахунок частково! десатурацй насичених кислот. На таку можливють збшьшення вмсту ненасичених жирних кислот в олй вказуе Bezdudnaya (2005) щд час вивчення змш жирно-
кислотного складу олй у процесГ проростання насшня со!. Вищий вмст ненасичених ВЖК в олй проростюв соняшнику за дй паклобутразолу можливо пояснити уповшьненням використання ненасичених кислот у процесах морфогенезу, оскшьки вмст олй у проростках цього варГанта значно вищий (табл. 1), шж у контрот та варГанп Гз застосуванням пберелово! кислоти.
Висновки
Застосування стимуляторГв росту та антипберелшових препарата (ретарданпв) - ефективний прийом штучно! реконструк-щ! донорно-акцепторних вГдносин у перюд проростання насшня олгйних культур, що дозволяе встановити роль гормонального фактора в утилГзацй резервних лтдав у гетеротрофну фазу розвитку рослини. Встановлено вГдсутнсть резервного крохма-лю пГд час проростання насшня соняшнику. Блокування синтезу пберелгнь ретардантами спричинило зниження активносп кислих i лужних лшаз, уповшьнення пдротзу резервно! олй, сутте-вих зм1н кислотного числа та числа омилення, йодного числа в олй щд час проростання, зниження активносп меристем i вГдпо-вгдне зниження енергй проростання насшня. Дгя гiберелово! кислоти та трептолему протилежна. У зразках соняшниково! олй насшня сорту Свгточ на шосту добу проростання присутн дев'ять вищих жирних кислот (мристинова, стеаринова, пальм-тинова, пальмГтоле!нова, оле!новГа, лГнолева, лГноленова, арахГ-нова та бегенова). За дй пберелшу зростав, а за дй паклобутразолу зменшувався вмст оле!ново! кислоти проти контролю та протилежн змГни вщмчалися для лГнолево! кислоти. Суттеве зростання вмГсту ненасичено! лгноленово! кислоти вгдбувалося в обох варГантах дослгду проти контролю. Пберелова кислота сти-мулювала, а ретардант паклобутразол уповшьнював використання вшьних вищих жирних кислот на процеси морфогенезу.
References
AOAC (2010). Official melhods of analysis of association of analytical chemist international. 18th ed. Rev. 3.2010. Asso. of Analytical Chemist. Gaither-sburg, Maryland, USA. Bezdudnaya, Е. F. (2005). Dinamika lipidov v semenah i prorostkah soi pri pro-rastanii [Lipid dynamics in soya seeds and seedlings during germinating]. Visnyk Kharkivskogo Natsionalnogo Universytetu imeni V. N. Karazina. Seriya: Biologiya, 709, 22-27 (in Russian). Bonelli, L. E., Monzon, J. P., Cerrudo, A., & Rizzalli, R. H., Andrade, F. H. (2016). Maize grain yield components and source-sink relationship as affected by the delay in sowing date. Field Crops Research, 198, 215-225. De Wit, M., & Pierik, R. (2016). Photomorphogenesis and Photoreceptors. Canopy Photosynthesis: From Basics to Applications, 42, 171-186. Franklin, K. A. (2016). Photomorphogenesis: Plants feel blue in the shade.
Current Biology, 26(24), R1275-R1276. Golovatskaya, I. F., & Karnachuk, R. A (2007). Dinamika rosta rastenij i soder-zhanie endogennyh fitogormonov v processe skoto- i fotomorfogeneza fasoli [Dynamics of growth and the content of endogenous phytohormones during kidney bean scoto- and photomorphogenesis]. Fiziologija Rastenij, 54(3), 461-468 (in Russian). Grytsayenko, Z. M., Ponomarenko, S. P., Karpenko, V. P., & Leontiuk, I. B. (2008). Biologichno aktyvni rechovyny v roslynnyctvi [Biologically active substances in plant growth]. NICHLAVA, Kyiv (in Ukrainian). Hedden, P., & Thomas, S. G. (2016). Annual Plant Reviews. Vol. 49. The
Gibberellins. John Wiley & Sons. Hornitschek, P., Kohnen, M. V., Lorrain, S., Rougemont, J., Ljung, K., López-Vidriero, I., Franco-Zorrilla, J. M., Solano, R., Trevisan, M., Pradervand, S., Xenarios, I., & Fankhauser, C. (2012). Phytochrome interacting factors 4 and 5 control seedling growth in changing light conditions by directly controlling auxin signaling. The Plant Journal, 71(5), 699-711. Humplík, J. F., Turecková, V., Fellner, M., & Bergougnoux, V. (2015). Spatiotemporal changes in endogenous abscisic acid contents during etiolated growth and photomorphogenesis in tomato seedlings. Plant Signaling and Behavior, 10(8), e1039213. Kumar, S., Sreenivas, G., Satyanarayana, J., & Guha, A. (2012). Paclobutrazol treatment as a potential strategy for higher seed and oil yield in field-grown Camelina sativa L. Crantz. BSK Research Notes 5(1), 13. Kuriata, V. G., Rohach, V. V., Rohach, T. I., & Khranovska, T. V. (2016). The use of antigibberelins with different mechanisms of action on morphogenesis and
production process regulation in the plant Solanum melongena (Solanaceae). Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, Ecology, 24(1), 230-234.
Kuryata, V. G., & Khodanitska, O. O. (2012) Osoblyvosti morfogenezu i produkcijnogo procesu l'onu-kucherjavcju za dii' hlormekvathlorydu i treptolemu [Peculiarities of morphogenesis and production process of Linum usitatissimum var. humile (Mill.) Pers. plants under the effect of chlormequat-chloride and treptolem]. Fiziologiya i Biohimiya Kul'turnikh Rasteniy, 44(6), 522-528 (in Ukrainian).
Kuryata, V. G., & Polyvanyi, S. V. (2015). Potuzhnist' fotosyntetychnogo aparatu ta nasinnyeva produktyvnist' maku oliynogo za dii' retardantu folikuru [Effect of retardant folicur on photosynthetic apparatus and seed productivity of oil poppy]. Fiziologiya Rasteniy i Genetika, 47(4), 313-320 (in Ukrainian).
Kuryata, V. G., & Poprotska, I. V. (2016). Fiziologichni osnovy zastosuvannja retardantiv na olijnyh kul'turah [The physiological basics of application of retardants to oilseeds]. Fiziologiya Rasteniy i Genetika, 48(6), 475-487 (in Ukrainian).
Kutschera, U., & Briggs, W. R. (2013). Seedling development in buckwheat and the discovery of the photomorphogenic shade-avoidance response. Plant Biology, 15(6), 931-940.
Ljung, K., Nemhauser, J. L., & Perata, P. (2015). New mechanistic links between sugar and hormone signalling networks. Current Opinion in Plant Biology, 25, 130-137.
Matysiak, K., & Kaczmarek, S. (2013). Effect of chlorocholine chloride and tri-azoles - tebuconazole and flusilazole on winter oilseed rape (Brassica napus var. oleifera L.) in response to the application term and sowing density. Journal of Plant Protection Resesrch, 53(1), 79-88.
Minguet, E. G., Alabadi, D., & Blazquez, M. A. (2014). Gibberellin implication in plant growth and stress responses. Phytohormones: A Window to Metabolism, Signaling and Biotechnological Applications, 119-161.
Mohammad, N. K., & Mohammad, F. (2013). Effect of GA3, N and P ameliorate growth, seed and fibre yield by enhancing photosynthetic capacity and carbonic anhydrase activity of linseed. Integrative Agriculture, 12(7), 1183-1194.
Panyapruek, S., Sinsiri, W., Sinsiri, N., Arimatsu, P., & Polthanee, A. (2016). Effect of paclobutrazol growth regulator on tuber production and starch quality of cassava (Manihot esculenta Crantz). Asian Journal of Plant Sciences, 15, 1-7.
Pavlista, A. D. (2013). Influence of foliar-applied growth retardants on russet burbank potato tuber production. American Journal of Potato Research, 90(4), 395-401.
Pobudkiewicz, A. (2014). Influence of growth retardant on growth and development of Euphorbia pulcherrima Willd. ex Klotzsch. Acta Agrobotanica, 67(3), 65-74.
Poprotska, I. V., & Kuryata, V. G. (2017). Features of gas exchange and use of reserve substances in pumpkin seedlings in conditions of skoto- and photomorphogenesis under the influence of gibberellin and chlormequat-chloride. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(1), 71-76.
Poprotska, I. V. (2014). Zminy v polisaharydnomu kompleksi klitynnyh stinok sim'yadolej prorostkiv garbuza za riznoyi napruzhenosti donorno-aktseptor-nyh vidnosyn v protsesi prorostannya [Changes in polysaccharide complex of cell walls of the pumpkin seedlings cotyledons under different level of source-sink relations during germination]. Fiziologiya i Biohimiya Kultur-nykh Rastenij, 46(3), 190-195 (in Ukrainian).
Ramburan, S., & Greenfield, P. L. (2007). Use of ethephon and chlormequat chloride to manage plant height and lodging of irrigatend barley (cv. Puma) when hight rates of N-fertiliser are applied. South African Journal of Plant and Soil, 24(4), 181-187.
Rogach, V. V., & Rogach, T. I. (2015). Vplyv syntetychnyh stymulyatoriv rostu na morfofiziologichni harakterystyky ta biologichnu produktyvnist' kul'tury kartopli [Influence of synthetic growth stimulators on morphological and physiological characteristics and biological productivity of potato culture]. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, Ecology, 23(2), 221-224 (in Ukrainian).
Rogach, V. V., Poprotska, I. V., & Kuryata, V. G. (2016). Diya giberelinu ta retardantiv na morfogenez, fotosyntetychnyj aparat i produktyvnist' kartopli [Effect of gibberellin and retardants on morphogenesis, photosynthetic apparatus and productivity of the potato]. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, Ecology, 24(2), 416-419 (in Ukrainian).
Sang-Kuk, K., & Hak-Yoon, K. (2014). Effects of gibberellin biosynthetic inhibitors on oil, secoisolaresonolodiglucoside, seed yield and endogenous gibbe-rellin content in flax. Korean Journal of Plant Resources, 27(3), 229-235.
Sardoei, A. S., Yazdi, M. R., & Shshdadneghad, M. (2014). Effect of cycocel on growth retardant cycocel on reducing sugar, malondialdehyde and other aldehydes of Cannabis sativa L. International Journal of Biosciences, 4(6), 127-133.
Savage, J. A., Haines, D. F., & Holbrook, N. M. (2015). The making of giant pumpkins: How selective breeding changed the phloem of Cucurbita maxima from source to sink. Plant, Cell and Environment, 38(8), 1543-1554.
Sugiura, D., Sawakami, K., Kojim, M., Sakakibara, H., Terashima, I., & Tateno, M. (2015). Roles of gibberellins and cytokinins in regulation of morphological and physiological traits in Polygonum cuspidatum responding to light and nitrogen availabilities. Functional Plant Biology, 42(4), 397-409.
Tae-Yun, K., & Jung-Hee, H. (2012). Effects of hexaconazole on growth and antioxidant potential of cucumber seedlings under UV-B radiation. Environmental Sciences, 21(12), 1435-1447.
VanHook, A. M. (2016). Rapidly inhibiting ethylene signaling with light. Science Signaling, 9(458), ec294.
Wang, Y., Gu, W., Xie, T., Li, L., Sun, Y., Zhang, H., Li, J., & Wei, S. (2016). Mixed compound of DCPTA and CCC increases maize yield by improving plant morphology and upregulating photosynthetic capacity and antioxidants. PLoS ONE, 11(2), e0149404.
Wu, S.-H. (2014). Gene expression regulation in photomorphogenesis from the perspective of the central dogma. Annual Review of Plant Biology, 65, 311-333.
Yan, W., Yanhong, Y., Wenyu, Y., Taiwen, Y., Weiguo, L., & Wang, X. (2013). Responses of root growth and nitrogen transfer metabolism to uniconazole, a growth retardant, during the seedling stage of soybean under relay strip. Communications in Soil Science and Plant Analysis Intercropping System, 44(22), 3267-3280.
Yan, Y., Wan, Y., Liu, W., Wang, X., Yong, T., & Yang, W. (2015). Influence of seed treatment with uniconazole powder on soybean growth, photosynthesis, dry matter accumulation after flowering and yield in relay strip intercropping system. Plant Production Science, 18(3), 295-301.
Yu, S. M., Lo, S. F., & Ho, T. D. (2015). Source-sink communication: Regulated by hormone, nutrient, and stress cross-signaling. Trends in Plant Science, 20(12), 844-857.
Zhang, D, Jing, Y., Jiang, Z., & Lin, R. (2014). The chromatin-remodeling factor PICKLE integrates brassinosteroid and gibberellin signaling during skoto-morphogenic growth inArabidopsis. The Plant Cell, 26(6), 2472-2485.
Zhang, W., Xu, F., Hua, C., & Cheng, S. (2013). Effect of chlorocholine chloride on chlorophyll, photosynthesis, soluble sugar and flavonoids of Ginkgo biloba. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 41(1), 97-103.
