Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение урожайности и улучшение качества семян - одна из основных задач современного растениеводства. Решение ее требует детального изучения закономерностей развития и созревания семян, механизмов их покоя, прорастания и формирования нового растения. В настоящее время полагают, что регуляция всох этих процессов осуществляется с помощью баланса фито
ГОРМОНОВ ( Khan, 1975; Khan, let) , 1978( Bewley, Slack, 1905j Муромцев И др., 1987 ).
Важное место в фитогоу-мог.альном лошіякпча семи принадлежи! цитокішинам. Несмотря на то, что изучение их роли при созревании и прорастании продолжается уже почти три десятилетия, до сих пор функции цитокининов в семенах не ясны. Следует отметить, что боло-шинство данных о биосинтезе, метаболизме и механизме действии цитокининов в семенах было получено с помощью обработки экзогенными, в том число мечеными, фитогормонами, их синтетическими аналогами и предшественниками. Однако по своей активности и стабильности наиболее часто употребляемые аналоги - кинетин и бензиламинопурин отличаются от природных цитокининов. Поэтому важным этапом на пути к пониманию значения цитокининов в семенах является точная идентификация и количественное определение эндогенных ЦИТОКИНИНОЙ В настоящее время известно около 30 цитокининов. По своему химическому строению большинство из них представляют собой производные зеатина. Они существенно отличаются как по активности, так и по распространению в растительных тканях, однако функциональные различия между ними пока не ясны. Многие авторы исследовали динамику ЦИТ01СИМИНОГЗОЙ активности в созревающих и прорастающих семенах С ПОМОИ'.'-Ю биотестирования ( letharo, 1970j Van Stsden, 19B3 ).
Большое внимание при этом уделялось выяснению роли цитокининов в регуляции физиологического покоя. Значительно меньше известно о цитокининах в непокояцихся семенах. Семена многих ссльскохозяґі ственннх культур не имеют состояния глубокого покоя, It изучение функций цитокининов в них ваяно не толькр с научной, но и с практической точки зрения. Разработка И внедрение инструментальных методов анализа цитокининов позволяют получить более конкретные и точные дрннне о динвиике отдельных представителей этого глясса фитогорноноп, однако такие работы по соменам пока немногочисленны
* Crimea, Wright', 190В; Ивіквг et el., 1989 ). Особый интерес
представляют свободные цитокинины, так как именно они, согласно с временным представлениям, являются активными действующими формами С Lethsm, Paini, 1983 )„ Кроме того цитокинины изучались главным образом в целых семенах. Но органы семени различаются по физиологическим функциям, а следовательно, и по протекающим в них процессам. Некоторые исследователи высказывали предположения о различной способности органов семени продуцировать и потреблять
ЦИТОКИИИНЫ ( Smith, Van Staden, 197В; Martin et nl., 19B7 ) .
Однако локализация цитокининов в органах созревающего и прорастающего семени практически не изучена.
Большой интерес представляет также проблема поиска участков синтеза цитокининов в растении. Получены данные, подтверждающие образование цитокининов в семених de novo на ранних стадиях прорастания ( Nandi et ai., 19ВВ ). В то же зренл вопрос о способности развивающихся семян продуцировать цитокинины окончател но не решен. Существуют косвенные доказательства как в пользу синтеза ЦИТОКИНИНОВ В ФОРМИРУЮЩИХСЯ семенах ( Van Staden, Davey, 1979; Summons ot al . , 1901 ) , ТЭК И Отвергающие ТЭКу» ВОЗМОЖІІОСТІ ( Von Stadfsn, Choveaux, 1901; Von Stnden, Vos, 1909 ). KpoMO ТОГО
в большинстве исследований, посвященных биосинтезу цитокининов в семенах,, в качестве предшественника использованы аденин или его производные. В то же время большой интерес представляет изучение участия в этом процессе мевалрновоіі кислоты, которая является об-, иим предшественником для цитокининов, гиббереллинов, абсцизинов и брассиностерондов. Однако в литературе нами не обнаружены данные о включении невалоната в цитокинины развивающихся семлн.
Цель и задачи исследования. В связи.с необходимостью более четкого выяснения функциональной роли цитокининов в регуляции созревания и прорастания семян целью работы явилось изучение локализации и динамики эндогенных цитокининов в созревающих и прорастающих семенах фасоли..а также установление способности отдельных частей семени фасоли синтезировать цитокинины на различных стадиях развития. Для осуществления отой цели решались следующие задачи:
I. Определение содержания цитокининов в зародышевых органах ( семядолях, гг.покотилях, корнях и листьях ) созревающих и прорастающих семян фасоли с иомщщ.ю метода чгсо-
коолфективной жидкостной хроматографии.
-
Определение цитоїшжнового статуса семян с различной способностью к прорастанию.
-
Изучение способности семян фасоли метаболизиронать
Н - мевалоновую кислоту и возможности включения последней во фракции цитокининов «я равличних этапах эмбриогенеза.. Научная новизна и практическая ценность работы. В работе впервые изучс на динамика индивидуальных эндогенных цитокининов в зародышевых органах сооревагащих и-прорастающих семян фасоли. Показано накопление днгидрозеатина во всех органах семени к концу созревания. Установлено, что сухие созревшие семена фасоли, для которых характерно отсутствие глубокого покоя, отличаются высоким уровнем иитокининов. Обнаружена зависимость между способностью семян к прорастанию и соотношении» цитокининов мояду семядолями и зародышевой осью. Прорастание сенеки Сопровождается резким снижением уровня цитокининов в период набухания. Наблюдается накопление дигидрозватина в осевых органах приростка по мере его развития Установлена корреляция между содержанием дигидрозоатина в семядолях прорастающего семени и интенсивностью мобилизации^ запасных питательных веществ а них. Впервые изучено включение Н - мєвало-новой кислоты во фракции цитокининов, выделенные из раэЕивакмпхо семян фасоли. Показано, что семядоли и зародышевые оси обладают способностью метаболизировать Н - мевалоновую кислоту в соединения, хроматографические особенности которых совпадают со свойствами цитокипипоп при различных способах очистки и в различных системах растворителей. Выявлена положительная корреляция между динамикой радиоактивности во фракциях днгидрозеатина и динамикой эндогенного днгидрозеатина как в семядолях, так и в зародышевых осях зозревавких сомян фасоли.
Выполненные исследования направлены на развитие теоретических' представлений о гормональной регуляции созревания и прорастания семян. Вместе с тем результаты работы могут представлять практический интерес при обработке семлн регуляторами роста с целью попышенип их всхожести и улучшения урожайности сельскохозяйственных культур.
Лпрс^яципрабрты. Результаты работы были доложены на 2-й . Всесоюзної" конференции "Регуляторы роста и развития растении"
( Киев, 1988 ), на ІУ Межрегионачыгай конференции молодых исследователей "Актуальные проблемы физиологии растений и генетики " ( Киев, 1988 ), не конференции молодых исследователей "Актуальные попроси ботаники и экологии" ( Канев, 1989 ), на совещании участников научно-исследовательских работ по программе "Регуляторы роста и развития растении" ( Москва, 1991 ).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из иве-денил, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитированной литературн. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 31 рисунок. Список литературы включает 208 наименований, из которых 177 на иностранных языках.
