научная статья по теме ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ ТРИТИКАЛЕ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА Биология

Текст научной статьи на тему «ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ ТРИТИКАЛЕ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА»

БИОФИЗИКА, 2015, том 60, вып. 1, с. 169-172

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 577.355

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ ТРИТИКАЛЕ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РЕГУЛЯТО РАМИ Р ОСТА

© 2015 г. О.А. Калмацкая, В.А. Караваев, Л.Э. Гунар*, А.Г. Мякиньков*

Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,

119991, Москва, Ленинские горы, 1, корп. 2; E-mail: karavaev@phys.msu.ru *Технологический факультет Pоссийского государственного аграрного университета -М СХА им. К.А. Тимирязева, 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49 Поступила в p едакцию

Показано, что предпосевная обработка семян тритикале регуляторами роста эпином и цирконом приводит к увеличению отношения F^/Fggg стационарных значений интенсивности флуоресценции листьев растений на длинах волн 742 и 686 нм, соответствующих максимумам в спектре флуоресценции листа. У тритикале, выращенных из семян, которые были обработаны регуляторами роста, наблюдалось увеличение содержания хлорофилла, урожайности и основных показателей структуры урожая.

Ключевые слова: тритикале, регуляторы роста, хлорофилл, спектры флуоресценции.

Люминесцентные показатели фотосинтези-рующих объектов зависят от широкого круга биотических и абиотических факторов и являются весьма привлекательными для использования в целях мониторинга состояния фотосинтетического аппарата и оценки его функциональной активности [1-3]. Существенным достоинством люминесцентных методов исследования является то, что они, как правило, позволяют выявить изменения в фотосинтетическом аппарате на ранних стадиях воздействия того или иного фактора, еще до появления характерных морфологических изменений [1,46]. Установление взаимосвязи между люминесцентными и физиологическими характеристиками растений представляет собой важную и актуальную задачу.

В пр едыдущих работах [6,7] было зарегистрировано увеличение показателя -медленной индукции флуор есценции листьев ячменя, обработанного физиологически активными веществами - максимальное, ^ - стационарное значение интенсивности флуоресценции на длине волны 686 нм), и в конечном итоге - повышение урожайности и основных показателей структуры урожая опытных растений. Наряду с индукционными изменениями флуоресценции на фиксированной длине волны, большой интерес исследователей вызывает изучение спектров флуоресценции зеленого листа [8,9]. Известно [8,9], что спектры флуоресценции

хлорофилла в листьях растений, как правило, имеют два широких максимума в красной области спектра: один на длине волны 680-690 нм другой - на длине волны 730-740 нм (^). Показано [8], что отношение ю = ^^ стационар ных значений F2 и Fl, регистрируемых по завершении индукционного процесса, зависит от целого ряда факторов: характер а минерального питания, концентрации СО2, освещенности и длительности светового дня, влажности почвы и воздуха и других, причем оптимальным условиям р азвития р а стений, как правило, соответствуют максимальные значения ю. Во всех случаях, исследованных в [8], величина ю и относительная скорость приро ста биомассы зависели от одних и тех же факторов и их изменения всегда были однонаправлены.

В данной работе исследовали люминесцентные и физиологические показатели растений тритикале - гибрида пшеницы и ржи. Тритикале обладает высокой питательной ценностью и все шире используется как продовольственная и кор мовая культур а. Для стимуляции ро стовых процессов тритикале использовали регуляторы роста эпин (действующее вещество эпибрасси-нолид) и циркон (смесь оксикоричных кислот). Ранее было показано рострегулирующее действие этих препаратов при опрыскивании посевов ячменя, зависевшее, однако, от погодных условий данного года [10]. Цель данной работы:

170 КАЛМАЦКАЯ и др.

Люминесцентные С^^/^б) и физиологические показатели тритикале при обработке семян эпином и цирконом

Показатель Контроль Эпин Циркон

^742/^686 1,38 ± 0,09 1,75 ± 0,10 1,69 ± 0,10

Высота р астений, см 41,0 ± 3,0 61,0 ± 6,0 60,0 ± 5,0

Хл а + Хл Ь, мг на 1 г сырой массы листа 1,97 ± 0,09 2,30 ± 0,12 2,30 ± 0,12

Хл а / ХлЬ 2,34 ± 0,06 2,49 ± 0,07 2,49 ± 0,07

Урожайность, т/га 4,52 ± 0,25 5,22 ± 0,25 5,12 ± 0,15

(1) изучить влияние эпина и циркона на рост и развитие растений тритикале при предпосевной обработке семян, а также (2) установить взаимосвязь между значениями люминесцентного показателя ю = F^/F^ листьев тритикале, с одной стороны, и физиологическими показателями (содержание хлорофилла, биометрические показатели, продуктивность растений) с другой.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опыт проводили на полевой опытной станции РГАУ - М СХА им. К .А. Тимирязева в 2012-2013 гг. В работе использовали тр итикале сорта «Валентин». Непосредственно перед посевом (август 2012 г.) семена обрабатывали препар атами «Эпин-Экстр а» и «Цир кон» (фирма Нэст-М) согласно рекомендациям пр оизво-дителя. Нор мы расхода препаратов в расчете на 1 т семян составляли: для эпина-экстра -200 мл, для цир кона - 2 мл. Для получения рабочего со става указанные количества препа -ратов разводили в 10 л воды.

Измерения высоты растений, содержания хлорофилла и параметров флуоресценции про -водили в начале июня 2013 г. Флуоресценцию листьев тритикале измеряли на спектрофлуори-метре Solar CM2203. Высечку из листа среднего яруса помещали в держатель, выдерживали в темноте в течение 5 мин, а затем освещали светом с длиной волны 450 нм интенсивностью около 150 Вт/м2. Флуоресценцию регистриро-вали одновременно на двух длинах волн: 686 и 742 нм, соответствующих максимумам в спектре флуоресценции листа. Стационарные значения интенсивностей флуоресценции F686 и F742 фиксировали через 20 мин освещения, в качестве флуоресцентного показателя использовали отношение ю = F742/F686.

Содержание хлорофилла в листьях растений измеряли используя ацетоновые вытяжки по методике, описанной в [11]. Среднюю высоту надземной части тритикале оценивали по 10-ти растениям. Урожайность и основные показате-

ли стр уктуры урожая определяли по методикам, описанным в работе [12]. Измерения флуоресцентных показателей проведены в трехкратной, а урожайности - в четырехкратной повторно-сти. В таблице указаны стандартные отклонения от средних значений.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Растения тритикале, выращенные из семян, которые прошли предпосевную обработку эпином и цирконом, были существенно более развиты по ср авнению с контр ольными растениями, их высота на 45-50% превышала контрольные значения (таблица). Содержание хлорофил-лов а и Ь в листьях опытных растений в расчете на сырую массу также было выше, при одновременном увеличении отношения Хл а/Хл Ь (таблица). Известно, что хлорофилл а входит в состав как коровых комплексов реакционных центров, так и периферической антенны фотосистем I и II (Ф С I и Ф С II), в то вр емя как хлорофилл Ь преимущественно является компонентом подвижных светособирающих комплексов, обеспечивающих согласованную работу обеих фотосистем [13]. Таким образом, увеличение отношения Хл а/Хл Ь в листьях тритикале при обработке семян эпином и цирконом может указывать на изменение стехиометрического со -отношения между комплексами фотосистем и светособирающими комплексами. Аналогичный эффект наблюдался ранее при опрыскивании ячменя эпином и цирконом [10].

Стационарные значения люминесцентного показателя ю = ^742^б8б у растений тр итикале при обр аботке семян регулятор ами роста были примерно на 25% выше, чем у контрольных растений (таблица). Ранее однонаправленные изменения этого показателя и содер жания хлорофилла в листьях растений были установлены на листьях огурца разных ярусов [14], р астениях, выращенных в условиях различного минерального питания [15] и пониженной освещенности

[16], в ходе осенней деградации хлорофилла

[17] и ряде других случаев. П редполагается, что

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАС ТЕНИЙ 171

зависимость стационарного значения ю от со -держания хлорофилла связана с эффектом перепоглощения флуоресценции хлорофилла внутри листа [9].

Анализ индукционных кривых флуоресценции показал, что в течение первой минуты освещения, до момента достижения второго максимума медленной индукции флуоресценции, значения F742 и F686 для всех исследованных вариантов были практически одинаковы. При последующем освещении наблюдалось тушение флуоресценции на обеих длинах волн, при этом отношение F742/F686 постепенно увеличивалось от значений, близких к единице, до стационарных значений, приведенных в таблице. Увеличение отношения F742/F686 в индукционном периоде, как предполагается, является показателем регуляторных процессов, затрагивающих фотосинтетический аппарат [9]. Один из таких процессов заключается в перераспределении энергии возбуждения между фотосистемами в пользу Ф С I. Классический механизм этих изменений включает обратимое фосфорилирова-ние специального светособирающего хлоро -филл-белкового комплекса с помощью проте-инкиназы, активность которой зависит от степени восстановленности пластохинонового пула переносчиков электронов между фотосистемами [18-20]. Учитывая изменения в пигментном комплексе растений, семена которых были обработаны эпином и цирконом, нельзя исключить, что увеличение стационарных значений ю = F742/F686 у опытных растений по сравнению с контрольными связано с изменениями коэффициентов фото- и нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла, обусловленными, в свою очередь, повышением функциональной активности фотосинтетического аппарата [21]. Таким образом, увеличение показателя ю = F742/F686 у тритикале пр и обработке семян р е-гулятор ами роста может свидетельствовать об увеличении фотосинтетической активности опытных растений. Этот вывод согласуется с результатами работ [22,23], в которых, с использованием метода медленной индукции флуоресценции, отмечено повышение фотосинтетической активности злаковых культур (рожь, ячмень) под действием эпина и циркона, как при пр едпо севной обработке семян, так и при опрыскивании растений в фазу их наиболее интенсивного роста и развития.

Усиление ростовых процессов у тритикале при обработке семян регулято рами роста привело к повыш

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком