Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы. 8
1.1. Значение семян как стратегического запаса и сохранности биологического разнообразия. 8
1.2. Жизнеспособность семян: хозяйственная, генетическая, биологическая. 10
1.3. Типы покоя: вынужденный (сезонный, внешние факторы) и органический (физиологические, внутренние факторы, состояние зародыша). 14
1.4. Факторы, влияющие на потерю жизнеспособности. 26
1.5. Пути повышения всхожести семян зернобобовых культур. 33
2. Место, условия, материал и методика проведения исследований . 39
2.1. Место, условия и материал исследований. 39
2.2. Определение качества семян . 47
2.3. Биохимические методы исследований. 48
3.Экспериментальная часть. 55
3.1. Изменение полевой всхожести в процессе хранения семян гороха. 55
3.2. Выявление периода покоя у семян гороха . 57
3.3. Запасные вещества в семенах гороха.
3.3.1. Содержание белка в семенах гороха. 63
3.3.2. Содержание крахмала в семенах гороха. 65
3.3.3. Содержание простых Сахаров в семенах гороха. 67
3.3.4. Активность антиоксидантных ферментов (пероксидазы, каталазы, супероксиддисмутазы) в семенах гороха. 69
3.3.5. Активность ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах гороха.
3.4. Запасные вещества в семенах гороха в процессе хранения. 75
3.4.1. Изменение содержания белка в семенах гороха. 75
3.4.2. Изменение содержания крахмала в семенах гороха. 77
3.4.3. Изменение содержания простых Сахаров в семенах гороха.
3.4.4. Влияние сроков хранения на активность ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах гороха. 80
3.4.5. Влияние сроков хранения на активность антиоксидантных ферментов (пероксидазы, каталазы, супероксиддисмутазы) в семенах гороха. 81
3.5. Влияние фитогормонов на всхожесть и электрофоретические спектры белков семян гороха. 85
3.5.1. Влияние фитогормонов на всхожесть семян гороха. 85
3.5.1.1. Действие гиббереллина на полевую всхожесть семян гороха, хранившихся три года. 87
3.5.1.2. Действие гиббереллина и а-нафтилуксусной кислоты на лабораторную всхожесть семян гороха. 88
3.5.2. Исследование полипептидного состава белков семян гороха, обработанных фитогормонами . 90
3.6. Разработка биохимической матрицы генотипов гороха, различающихся по всхожести. 97
Выводы. 100
Практические рекомендации. 101
Список литературы.
- Типы покоя: вынужденный (сезонный, внешние факторы) и органический (физиологические, внутренние факторы, состояние зародыша).
- Определение качества семян
- Выявление периода покоя у семян гороха
- Исследование полипептидного состава белков семян гороха, обработанных фитогормонами
Введение к работе
з
Актуальность темы. Особую важность имеет проблема, связанная с длительностью хранения и приемами, повышающими качество семян зернобобовых культур, как посевного материала, так и сырья для производства пищи и кормов. Несмотря на огромное стратегическое значение семян, в последние десятилетия, к сожалению, не занимаются вопросами формирования семян, накопления запасных веществ и особенно причинами низкой всхожести, изреженности посевов и как следствие снижающими продуктивность и урожай сельскохозяйственных культур [Павловская, 2006]. Вместе с тем, в последние годы произошла смена сортов важнейших культур на фоне нарушения среды обитания, изменения многих генотипов, часто с проявлением различных мутаций [Романюк, 1996, Зеленов, 2005].
Для восстановления и развития семеноведения - колыбели растениеводства необходимо вернуться к истокам и расширить круг исследований, направленных на изучение физиологии, биохимии семян новых сортов сельскохозяйственных культур, сохранения биологического разнообразия с привлечением современных методов анализа, диагностики устойчивости к биотическим и абиотическим факторам, способов регулирования онтогенеза, контроля качества и др.
Исследование физиолого-биохимических особенностей периода покоя, сроков хранения и влияния фитогормонов на прорастание семян гороха имеет большое значение в современной практике возделывания этой ценной сельскохозяйственной культуры.
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось выявление изменений физиолого-биохимических характеристик в семенах разных по всхожести сортов гороха при хранении и воздействие на них экзогенных фитогормонов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Установить период покоя у семян разных сортов гороха.
2. Исследовать количественные изменения запасных веществ в семенах
гороха, различающихся полевой всхожестью.
Изучить активность антиоксидантных ферментов в разных по всхожести семенах гороха.
Выявить влияние сроков хранения на энергию прорастания, всхожесть и запасные вещества семян гороха.
Исследовать влияние экзогенных фитогормонов на качественные показатели семян гороха и электрофоретические спектры белка.
Выявить взаимосвязь биохимических показателей семян гороха со всхожестью.
Научная новизна работы. В результате исследований выявлен факт наличия неполного периода покоя у семян гороха, длящегося от одного до четырех месяцев в зависимости от генотипа. Установлены оптимальные сроки хранения семян гороха с минимальным изменением качества, исследованы биохимические особенности различных по всхожести семян. Изучено влияние обработки семян экзогенными фитогормонами на изменение физиолого-биохимических характеристик. Исследован полиморфизм сортов гороха по электрофоретическим спектрам белков при прорастании семян.
Практическая значимость работы. Измерение активности компонентов антиоксидантной системы может служить диагностическим признаком для выявления периода покоя и сроков хранения семян гороха. Проведенные биохимические исследования сортового разнообразия гороха выявили основной потенциал биохимической изменчивости у семян и возможность отбора наиболее ценных образцов для селекции на качество. Материалы диссертации могут быть использованы в учреждениях селекционного профиля, а также при чтении лекций по физиологии и биохимии растений.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных, всероссийских, региональных конференциях. Результаты
5 работы были представлены на региональной конференции «Вторые чтения, посвященные памяти Ефремова Степана Ивановича» (Орел, 2006), на XII общероссийской научной конференции «Державинские чтения» (Тамбов, 2007), на региональной научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетных направлений развития АПК» (Орел, 2007), на 41 международной научной конференции «Агрохимические приемы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2007), на I международной Интернет - конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орел, 2008).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, экспериментальной части, выводов, практических рекомендаций, приложения, списка литературы, включающего 109 отечественных и 65 иностранных источников. Работа изложена на 147 страницах, иллюстрирована 26 таблицами и 20 рисунками.
Типы покоя: вынужденный (сезонный, внешние факторы) и органический (физиологические, внутренние факторы, состояние зародыша).
Проблема сохранения жизнеспособности семян неизменно возникает при длительном их хранении, связанном с созданием продовольственных и семенных фондов. С ней сталкиваются при транспортировке семян на дальние расстояния и особенно остро — при создании генных банков с целью предотвращения «генетической эрозии» и сохранения мировых растительных ресурсов. Вместе с тем эта проблема имеет еще один очень важный и крайне широкий аспект: речь идет о том, что изменения в семенах, приводящие к потере жизнеспособности, связаны с общебиологической проблемой старения.
Жизнеспособность — это содержание в семенном материале живых семян, выраженное в процентах. В данном случае к живым относят все семена независимо от их способности давать нормальные проростки (Фирсова, 1978). Е.Х. Роберте (1972) считает жизнеспособным «каждое семя, способное прорасти при благоприятных условиях в том случае, если будет снято любое из возможных состояний покоя».
Хорошо известно, что полевая всхожесть зачастую значительно ниже лабораторной и что при длительном или неправильном хранении семян сначала снижается урожайность, затем — рост проростков, после этого — полевая и в последнюю очередь — лабораторная всхожесть (Delouche, Baskin, 1971, Выродов, 2000). Несмотря на то, что такая четкая последовательность не всегда наблюдается, все же ухудшение качества семян зачастую наступает значительно раньше, чем его удается определить по результатам стандартных методов испытания всхожести. Отсюда возникла настоятельная необходимость во введении дополнительных показателей, характеризующих жизнеспособность семян. Начиная с 60-х годов в научной литературе по семенам, появились термины «жизненность» и «сила». В смысловом значении между ними нет принципиального различия, однако в настоящее время обычно употребляют один термин — «сила семян». Первоначально он служил как показатель силы проростков, т. е. их способности быстро и хорошо развиваться после прорастания. Позже были обоснованы параметры, определяющие силу проростков: 1) скорость роста проростков и 2) устойчивость к неблагоприятным условиям выращивания. Чтобы подчеркнуть значимость начального периода прорастания для понятия «сила семян», его следует определить как испытание всхожести, проводимое в неблагоприятных условиях (Bulat, 1963). Ф. Адер (1965) пишет, что сила означает процентное содержание семян, способных образовать проростки, нормально растущие даже в субоптимальных условиях. Силу семян можно рассматривать как совокупность свойств, дающих возможность при прорастании в субоптимальных условиях защищаться и противостоять представляющим опасность биотическим и абиотическим факторам (Neeb, 1970). Большой вклад в изучение силы семян внес В. Хайдекер (1972), который считает, что сила — это такое состояние семени, находящегося на вершине своих потенциальных возможностей, когда все факторы, которые могут снизить качество, отсутствуют, а те, которые создают хорошее семя, присутствуют в максимально широком диапазоне условий.
Чаще всего для определения силы семян прибегают к следующим показателям: 1) всхожесть семян и скорость их прорастания; 2) скорость удлинения корня и побега и увеличения их массы; 3) количество запасов, скорость, с которой они мобилизуются при прорастании, и эффективность их использования проростком (Quails, Cooper, 1969, Раймерс, Илли, 1978). Из изложенного ясно, что до сих пор еще нет строго единого определения понятия «жизнеспособность» и у разных авторов оно может иметь неодинаковый смысл. По ГОСТу 20290-74, определение жизнеспособности расшифровывается как, способность семян к прорастанию, характеризующаяся содержанием живых семян в исследуемом образце.
Сведения о продолжительности жизни семян и познание механизмов ее регуляции важны в теоретическом и практическом аспектах. О ней судят не по отдельному семени, а по партии семян, которая, как известно, представляет собой совокупность особей — менделевскую популяцию. Поэтому под продолжительностью жизни обычно имеют в виду период времени, в течение которого погибает или выживает определенный процент семян (Роберте, 1980).
Различают несколько типов жизнеспособности или долголетия: хозяйственный, генетический и биологический.
Хозяйственную продолжительность жизни семян определяют тем временем, в течение которого они удовлетворяют по жизнеспособности требованиям государственных стандартов. Под генетическим долголетием подразумевают, промежуток времени, в течение которого у партии семян сохраняется генетическая целостность. В настоящее время считают, что генетическая целостность сохраняется до тех пор, пока жизнеспособность находится на первом этапе выживания, т. е. пока сохраняется не менее 90...75% живых семян. Дальнейшее снижение приводит к тому, что в семенах резко возрастают мутационные процессы.
Под биологическим долголетием подразумевают, промежуток времени, в течение которого у данной партии семян полностью утрачивается жизнеспособность.
Понятия о различных типах долголетия крайне важны при изучении физиологии семян и имеют большое значение в практике семеноведения. Знание продолжительности сохранения жизнеспособности семян на уровне требований стандартов важно при создании страховых семенных фондов, а сведения о генетическом и биологическом долголетии необходимы в селекционной и генетической работе (Данович, 1982).
Продолжительность жизни семян культурных растений во многом зависит от видовых особенностей растений. По этому признаку растения можно разделить на три группы: микробиотики, мезобиотики и макробиотики (Ewart, 1968). К первой группе относятся растения, семена которых сохраняют всхожесть не более 3 лет, ко второй - от 3 до 15 лет и к третьей - свыше 15 лет. Большинство культурных растений относят к группе мезобиотиков, так как всхожесть у них сохраняется чаще всего не более 5... 10 лет. К макробиотикам, как правило, относят растения дикой и сорной флоры. И все же это деление весьма условно, так как долголетие семян зависит от условий выращивания и хранения, и часто бывает трудно причислить растение к какой-либо из указанных групп (Крокер, Бартон,1989).
Харрингтон (1970) в обзоре видов, рекордных по долголетию, называет четыре рода: Albizzia (147 лет), Cassia (158 лет), Goodia (105 лет) и Trifolium (100 лет). Все они принадлежат к семейству бобовых и имеют твердую непроницаемую семенную оболочку. Однако семена арахиса, также принадлежащие к семейству бобовых, относительно недолговечны (Justice, Bass, 1978).
Наряду с видовыми особенностями при хранении семян наблюдаются и сортовые отличия, например у семян риса (Jones, 1956). Аналогичные данные были получены на семенах 8 сортов сои (Burgess, 1958), которые 3 года хранили в одинаковых условиях. В начале хранения различия в прорастании семян были от 95 до 100%, а в конце - от 0 до 74 %. Известно, что жизнеспособность семян у высокомасличных сортов подсолнечника теряется быстрее, чем у низкомасличных (Малышева, 1964).
Каждый вид семян может по-разному реагировать на условия хранения. Период сохранения жизнеспособности семян всех видов растений, можно существенно увеличить, если их уберечь от доступа тепла, влаги и кислорода.
Определение качества семян
Сортовая идентификация и регистрация генофонда гороха, а также исследование полипептидного состава фракций белка проводились методом SDS-ПААГ электрофореза в присутствии редуцирующего агента (стандартный арбитражный метод электрофореза, принятый Международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA), с изменениями и дополнениями, применяемыми в отделе молекулярной биологии ВИР.
Идентификация сорта, а также определение степени внутрисортового полиморфизма включают анализ отдельных семян, взятых из случайной выборки. Сорта характеризуются показателями частоты встречаемости выявленных типов спектра, выраженными в процентах. При этом для оценки образца на сортовую принадлежность достаточно выборки 20.. .50 семян.
Выделение белков. С помощью скальпеля взять навеску 4 мг из муки отдельной семядоли. Муку высыпать в центрифужную пробирку, залить 150 мкл электродного буфера. Перемешать стеклянной палочкой или держать 1 мин на шейкере. Оставить на ночь при комнатной температуре 20 С. Отцентрифугировать при 8000-12000g 7... 12 мин. Перенести дозатором на титровальные плашки по 30 мкл полученного белкового раствора. В каждый образец добавить по 30 мкл буфера нанесения. Формирование полиакриламидных пластин. Собрать по инструкции камеру для геля, используя стекла 125x125мм и спейсеры 1,0мм. Сделать отметку на стекле, обозначающую высоту разделяющего геля.
Приготовить 12%-ый разделяющий гель и одновременно залить в обе камеры в приборе фирмы «Хеликон» до метки. Сразу же наслоить на полиакриламидный раствор воду шприцем или стеклянным капилляром. Оставить на 10-20 мин для полимеризации. Когда резко обозначится граница между гелем и водой, слить воду и залить концентрирующий гель.
Концентрирующий 5%-ный гель залить до верха в оставшуюся свободной часть камеры. Вставить гребенки. Гель формируется в течение 30...45 мин. при температуре не ниже 20С.
Нанесение белка на гель. Верхнюю камеру прибора установить в нижнюю камеру, заполнить ее электродным буфером. Белок нанести в карманы под буфер с помощью микродозатора или микрошприца в количестве 3-5 мкл.
Электрофорез. Прибор для электрофореза с нанесенным белком и камерами, заполненными электродным буфером, поставить в холодильник и подключают к источнику питания. Установить ток 20 мА на гель 125x125x1 мм. Когда белок войдет в разделяющий гель, ток увеличивают до 30 мА на пластину и поддерживают его на таком уровне до окончания электрофореза. Напряжение при этом будет увеличиваться от 70...90 до 270...300 В. Контроль за движением белка осуществляют по движению бромфенолового синего, который идет впереди белкового фронта. После окончания электрофореза гель вытаскивают из камеры, ополаскивают водой, затем фиксируют, окрашивают и высушивают.
Окрашивание белковых спектров в уксусно-спиртовом растворе Кумасси. Чтобы не загрязнять краситель DS-Na перед окрашиванием гель на 10-20 мин поместить в уксусно-спиртовую смесь, затем на ночь - в краситель. Утром краситель сливают. Гель обмывают водой. Отмывку геля от избытка краски проводят уксусно-спиртовой смесью без красителя, меняя ее по мере загрязнения. Завершают отмывку в 7%-ой уксусной кислоте.
Высушивание полиакриламидных пластин. Чтобы при высушивании гель не растрескался, из него удаляют часть воды, при этом гель сжимается и спектры становятся более четкими. Гель помещают в ванночку со смесью: спирт, уксусная кислота, вода, глицерин в соотношении 450:70:450:10. Гель выдерживают в этой смеси 15 мин на качалке. Листы целлофана замачивают в воде на 15-20 мин. Гель помещают между двумя листами целлофана, предварительно смоченными уксусно-спиртовым раствором. Оба листа быстро переносят на эксикатор. Расправив целлофан, но, не натягивая его, закрепляют бечевкой по окружности эксикатора. Полностью гель высыхает на вторые сутки.
Регистрация полипептидных спектров белков осуществляется с помощью скользящей шкалы, по которой компонент обозначают номером позиции, занимаемой им при совмещении спектра со шкалой. При регистрации белков семян гороха в качестве эталона используют исключительно стабильный спектр белков культурной сои. Масштаб шкалы определен с учетом необходимости регистрации полипептидов с молекулярными массами от 15 до 80 кДа. Для составления каталога используют таблицы, в которые включают все зарегистрированные типы спектра и указывают частоту их встречаемости в каждом сорте. В табличном варианте при написании белковых формул удобнее использовать цифровую оценку интенсивности полипептидов: 1 - слабый, 2 - интенсивный, 3 - очень интенсивный, 4 - раздвоенный (Конарев, 2000, Корниенко, 2006). Определение содержания белка. Содержание протеина в семенах гороха определяли микрометодом Къельдаля (Ермаков, 1987). Метод основан на минерализации навесок массой 100 мг при нагревании с концентрированной серной кислотой в присутствии катализаторов и дальнейшим применением отгона и титрования аммиаком аппаратом Сереньева. Каждый миллилитр H2SO4 связывает аммиак в количестве, соответствующем 0,14 мг азота. По количеству белкового азота можно вычислить содержание протеина в растительном материале. Умножая количество азота на коэффициент 6,25, получают суммарное содержание белков в растении.
Определение крахмала поляриметрическим методом.
Принцип метода состоит в гидролизе крахмала и определении в гидролизате угла вращения плоскости поляризации. В основе анализа лежит метод Эверса. Анализ проводили с помощью 1% соляной кислоты при нагревании в кипящей водяной бане и постоянном помешивании в течение 15 мин. Затем приливали воду и раствор 5% фосфорновольфрамовой кислоты, экстракт фильтровали и в фильтрате определяли угол вращения на поляриметре
Выявление периода покоя у семян гороха
Растения подвергаются постоянным стрессам. Многие процессы, в которых участвует молекулярный кислород, сопровождаются образованием активных форм кислорода. Это супероксидрадикал, пероксид водорода, гидроксилрадикал, синглетный кислород. Их содержание в клетке контролируется антиоксидантными ферментами (супероксиддисмутазой, катал азой, пероксидазой). Супероксиддисмутаза - жизненно важный фермент, в составе которого есть атомы металлов. Он быстро нейтрализует супероксидрадикал, с образованием перекиси водорода. Каталаза - это гемсодержащий фермент, эффективно разлагает перекись на воду и кислород. Пероксидаза - это также гемсодержащий гликопротеид, который способен восстанавливать перекись до воды, окисляя различные соединения (Ермаков, 2007).
Исследования по определению антиоксидантных ферментов в семенах гороха показали, что активность супероксиддисмутазы изменяется от 0,185 до 1,322 мл/мг (табл.5). В 2005 году средняя активность супероксиддисмутазы в сортах составила 0,789 мл/мг, в 2006 году увеличилась на 6,8% и составила 0,847 мл/мг. В 2007 году супероксиддисмутазная активность в среднем по сортам составила 0,969 мл/мг, что больше на 12,6%, чем 2006 году и на 18,5%, чем 2005 году. Высокая супероксиддисмутазная активность наблюдается у сортов Татьяна (0,999 мл/мг), Алла (1,125 мл/мг), Зарянка(1,134 мл/мг). Остальные образцы проявляют активность немного ниже, а самая низкая супероксиддисмутазная активность характерна для сортов Темп (0,396 мл/мг), Спартак (0,596 мл/мг), Наташа (0,764 мл/мг).
Сорта гороха 2005 2006 2007 среднее среднеев группе Высокая всхожесть Темп 0,185 0,263 0,739 0,396 0,655 Спартак 0,462 0,510 0,817 0,596 Наташа 0,660 0,738 0,894 0,764 Орлус 0,796 0,856 0,937 0,863 Средняя всхожесть Орловчанин 0,764 0,828 0,918 0,837 0,942 Мультик 0,750 0,812 0,894 0,819 Аз-1420 0,960 0,997 0,972 0,976 Зарянка 1,019 1,062 1,322 1,134 Низкая всхожесть Изумруд 0,865 0,943 1,050 0,953 1,009 Татьяна 1,013 1,051 0,933 0,999 Орел 0,914 0,977 0,989 0,960 Алла 1,085 1,122 1,167 1,125 НСРоз 0,08 0,09 0,16 Следует отметить, что у исследованный сортов гороха прослеживается взаимосвязь активности супероксиддисмутазы со всхожестью. Сорта с высокой полевой всхожестью обладают низкой активностью супероксиддисмутазы в среднем 0,655 мл/мг, средневсхожие - средней 0,942 мл/мг, низковсхожие более высокой 1,099 мл/мг. Увеличение активности супероксиддисмутазы, объясняется, видимо, более замедленным развитием жизненных процессов в семенах, что приводит к характерному накоплению супероксидов, представляющих опасность для живой клетки. Супероксиддисмутаза преобразует супероксидрадикал в менее реакционноспособный и более гидрофобный пероксид водорода.
Обратная взаимосвязь выявлена при изучении активности каталазы. У сортов гороха с высокой полевой всхожестью отмечена высокая активность каталазы - 7,47 усл.ед., у сортов со средней всхожестью средняя - 6,02 усл.ед., исключение составляют Зарянка и Мультик (9,32 и 10,48 усл.ед.), у сотов с низкой всхожих самая низкая каталазная активность 5,24 усл.ед. (табл. 6).
Активность каталазы в семенах гороха увеличивалась по годам выращивания. Так в 2005 году она в среднем по сортам составила 6,26 усл.ед., в 2006 году - 7,03 усл.ед., что на 10% больше. В 2007 году каталазная активность составила 7,15 усл.ед., что на 2% больше чем в 2006 году и на 12% больше чем в 2005 году. Наибольшая активность каталазы у сортов Мультик (10,46 усл.ед.), Зарянка (8,37 усл.ед.), Спартак (8,37 усл.ед.). Низкая каталазная активность отмечена у сортов Аз-1420 (4,45 усл.ед.), Орел (4,68 усл.ед.), Изумруд (5,15 усл.ед.).
Повышение активности каталазы может иметь компенсаторный характер и является следствием падения активности супероксиддисмутазы. Снижение же активности каталазы приводит к накоплению пероксидов, возможно, необходимых пероксидазе, для дезактивации низкомолекулярных антиоксидантов, способных реактивировать оксидоредуктазы.
Пероксидаза, являясь окислительно-восстановительным ферментом, контролирует уровень перекиси водорода и низкомолекулярных антиоксидантов, а также дополняет эффект защитной антиоксидантной системы.
Активность пероксидазы изменялась по годам выращивания незначительно (табл. 7). В 2005 году пероксидазная активность в среднем по сортам составила 6,26 усл. ед., в 2006 году - 7,03 усл. ед., что на 10, 5% больше. Активность пероксидазы в 2007 году составила 7,14 усл. ед., что на 1,5% больше чем 2006 году.
В семенах сортов гороха с высокой полевой всхожестью активность пероксидазы составляет 2,99...5,22 усл. ед., со средней всхожестью -2,97.. .7,02 усл. ед., с низкой всхожестью - 2,32.. .5,49 усл. ед.
Отмечены сорта с более высокой пероксидазной активностью: Орловчанин (6,70 усл. ед.), Изумруд (5,49 усл. ед.), Аз-1420 (5,02 усл.ед.). Низкая активность выявлена для таких сортов как Зарянка (2,97 усл.ед),Татьяна (2,58 усл.ед.), Алла (2,52 усл. ед.).
Исследование полипептидного состава белков семян гороха, обработанных фитогормонами
Исследование полипептидного состава вариантов сорта Орловчанин, позволило установить общие спектры 9, 10, 12, 15, 23, 34, 35, 37, 39, 41, 52, 54, 82, 89 - через 24 часа; 9, 13, 19, 21, 31, 33, 35, 39, 42, 52, 56 - через 48 часов; 9, 10, 13, 15, 16, 23, 29, 43, 45, 52, 76, 76, 88 - через 72 часа; 9, 10, 11, 28, 32, 45, 50, 55, 56, 76, 88 - через 144 часа.
Различия между всеми вариантами сорта Орловчанин выявлены в позициях 24...33, 41...41, 55...81, 83...89 - через 24часа; 22...30, 43...51, 57...92 -через 48 часов; 17...22, 24...28, 30...43, 53...75, 77...88...97 - через 72часа; 11...27, 32...45, 57...75, 77...88...94-через 144 часа.
Анализ состава пептидов в белке семян сорта Орел установил также наличие общих спектров у всех вариантов, через 24 часа - 9, 16, 18, 19, 22, 23, 24, 27, 29, 34, 36, 41, 43, 51, 67, 69, 74, 76; через 48 часов - 9, 17, 25, 27, 36, 47, 50, 52, 56, 71; через 72 часа- 9, 12, 15, 17, 18, 19, 22, 30, 52, 70, 81; через 144 часа - 9, 10, 15, 20, 22, 24, 25, 27, 28, 35, 37, 39, 45, 56, 57, 78.
Наряду с общими изменениями в спектрах имеются характерные отличия в позициях 43...51, 52...66, 69...74, 76...90 - через 24 часа; 10... 17...24, 28...35, 37...47, 57...71...94 - через 48 часов; 23...29, 31...51, 53...69, 71...81...99-через 72 часа; 46...56, 58...78, 79...104-через 144 часа.
Различия между белковыми спектрами в пределах одного образца, но обработанных разными концентрациями а-нафтилуксусной кислоты и гиббереллина, как правило, незначительны и выражались в наличии или отсутствии некоторых компонентов спектра, а также в их интенсивности. Общность в действии испытуемых препаратов заключается в том, что все они индуцируют одинаковые высоко, средне и низкомолекулярные белки.
Специфическая особенность действия фитогормонов на содержание белка состоит, по-видимому, в том, что у сорта Орлус а-нафтилуксусная кислота способствует снижению интенсивность синтеза белков de novo, а гиббереллин вызывает их индукцию, что отражается на увеличении всхожести и длина проростков. Аналогичные изменения прослеживаются у сорта Орел, но специфичность действия препаратов заключается в скорости биосинтеза белков. У сорта Орловчанин гиббереллин замедляет синтез низкомолекулярных компонентов, что снижает накопление белков de novo, а а-нафтилуксусная кислота повышает интенсивность синтеза средне и низко молекулярных белков.
Таким образом, при прорастании семян гороха происходит возрастание числа компонентов белка de novo, связанное, видимо, с гормональной регуляцией, при этом число идентичных контролю компонентов снижается. Образование новых белковых компонентов под влиянием обработки семян гороха фитогормонами сказывается на увеличении лабораторной всхожести и длины проростков.
Представленные результаты свидетельствуют о существующей определенной общности механизма адаптации растений на воздействие фитогормонов, в результате чего индуцируются одинаковые пептиды, синтез, которых кодируется ядерным геномом. Однако при этом важную роль играет индукция специфических белков, характерных определенному генотипу на конкретной фазе прорастания под влиянием регулятора роста.
Наши исследования показали, что отличия между сортами гороха, различающимися полевой всхожестью, по биохимическим параметрам проявляются в абсолютных значениях (приложение 15). Преимущество одних изучаемых параметров компенсируется низкими значениями других. Видимо, сложно распределить сорта гороха в группы по полевой всхожести и при этом не учитывать биохимические особенности сорта.
Анализ изменений биохимических параметров семян исходных сортов позволил выявить некоторые закономерности. Сорта с высокой полевой всхожестью характеризуются высокими показателями содержания крахмала, простых Сахаров, каталазной и трипсин ингибирующей активностями. Сорта с низкой полевой всхожестью имеют самые маленькие значения перечисленных показателей, но обладают большим количеством белка, высокой активностью супероксиддисмутазы и химотрипсин ингибирующей активностью. Сорта со средней полевой всхожестью по исследованным характеристикам ближе к сортам с высокой всхожестью.
Проведенные исследования позволили определить средние значения для каждой группы (табл.15) и выделить сорта гороха, с соответствующей полевой всхожестью по биохимическим параметрам.
Такими сортами являются: Орлус, Спартак, Наташа, Орловчанин, Орёл, Изумруд, Татьяна, Алла. Сорта Мультик, Темп можно отнести как к сортам высокой, так и средней полевой всхожестью, а Аз-1420 однозначно является низковсхожим сортом. Зарянка по биохимическим показателям соответствует сортам с низкой всхожестью, но при этом показывает высокую полевую всхожесть.
