Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение роли фитогормонов в жизнедеятельности растительных организмов - важнейшее направление в физиологии растений. Однако о значении гормональной системы для регуляции морфогенетической и функциональной активности растительных организмов приходится судить в основном по действию на растительные ткани экзогенных фитогормонов (дёр$линг, 1985; Муромцев и др., 1967). Лишь в последние годы, благодаря использованию нозых методических подходов (жидкостная хроматография высокого давления, иммуноферментный. анализ и др.), появилась возможность изучать содержание эндогенных фитогормонов в отдельных тканях, зонах и органах (Кудоярова и др., І9Б6, '1990; Катаева и др., 1990; Weiler , 1982, 1984) и сопоставлять результаты анализов с морфогенетической и функциональной активностью клеток (Кудоярова и др., 1986; Москалева, Каравайко, 1990; Pilet, Sausy , I9&7). В настоящее время в литературе имеются' лишь отдельные работы, посвякенные изучение градиентов,тех или друшх эндогенных і;итогормоков в органах растений (Чкаников и др., 1985;. Went, Thinann , 1937; Hivier, Pilet, 1974). Расширение работ в этом направлении позволит использовать в физиологии растении теорию позиционной информации дрита-іЗрльперга, которая постулирует, что судьба каждой'клетки в развивающемся организме определяется ее пологёнием в системе физико-химических и гормональних градиентов в этом организме ( Carr , 1984).
Бо льк о г. интерес также вызывают исследования, посвяа.екные изучению едгигов в содержании и балансе [)итогормонов при действии на растения неблагоприятных факторов внешней среды. Физио-ло"оп растений, привлекла идея о гормонально;, природе неспецифи-чеслого адаптационного синдрома (стресса), разработанная для кивотннх организмов Г.Селье (1960). Для растений установлено, что при самых разнообразных стрессовых воздеГхтвиях в растительных тканях возрастает концентрация АБК и биосинтез этилена, 13МОНЯГТСЯ содержание и других Фитогормонов (Пустовойтова, 1978, [981; Гуревич, 1J79; Титов, і989; Pillay, Beyl , 1990; Hareyana et al., 1991; Itai, Mrnbauiu , 1991 и др.). Однако в-статьях т эту тему, как правило, приводятся данные об изменении содер-<анич не более, чем одного-ubvx [итогормонов, причем после длительного иоз^'йстпич неблагоприятных условий. Работ, посвящен-
- k -
ных быстрым гормональным сдвигам при действии стрессора, крайне мало. Почти нет работ , связанных с изучением целостного ответа растительного организма на локальные стрессовые воздействия и роли гормональной системы в таком ответе.
Цель и задачи исследования. Целью работы является комплексное изучение распределения эндогенных фитогормонов б зтиолироваї ных проростках кукурузы в нормальных условиях и сдвигов в содержании фитогормонов при высоко- и низкотемпературном стрессах. В задачу работы входило: '
-
комплексное изучение распределения всех фитогормонов (кроме этилена) в свободной и связанной формах по растению и сопоставление этих данных с морчогенетической и функциональной активностьи клеток для выяснения применимости теории позиционной информации для растительных объектов;
-
изучение сдвигов в содержании и соотношении свободных и связанных ИУК, зеатина и зеатинрибозида (3+ЗР), гибберелли-нов (ГА) и АБК в изолированных отрезках колеоптилей и корней при прямом кратковременном (4 с) действии высоко- (50С) и низкотемпературного (^С) стресса в связи с идеей о гормональном механизме стресса у растений;
-
исследование возможности быстрых гормональных сдвигов
. (в пределах 10 мин) в дистальной части корня проростков после-кратковременного (10 с) действия низко/, температуры (4 С) на побег в связи с идеей о целостном адаптационном ответе растительного организма.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
1) на одном и том же объекте (^-суточные этиолированные
проростки кукурузы) показано, что вдоль оси растительного орга
низма существуют градиенты содержания и соотношения основных
групп фитогормонов: ИУК, цитокининов, гиббереллинов и АБК. Уста^
новлено соответствие этих градиентов с мор-пгенетическои и
функциональной активностью клеток, что позволяет сделать вывод
о применимости теории позиционной ин'ропмации к пастителъным объектам;
2) показано, что ухе чепез I мин после кратковременного
(k с) стресса (50 и **С) в растительных тканях (в дистальних
отрезках колеоптилей и корней) лооисходят резкие изменения в
содержании и балансе ИУК, цитокининов, ГА и АЬК, из чего следу-
ет, что гормональная система непосредственно и немедленно включается в механизм стрессовых реакций у растений;
3) показано, что быстрый сигнал, передающийся по растению от места локального воздействия стрессором, индуцирует в пределах первых нескольких минут сдвиги в содержании и балансе не только ИУК, но и цитокининов, ГА и АБК.
Георетическое и практическое значение работы. Теоретические выводы о роли градиентов фитогормонов в органах растений, о гормональных механизмах стресса у растении, о быстрой распространяющейся гормональной реакции целого растения на стресс могут наити применение в исследовательских работах по онтогенезу, устоичивости растении.
модифицированная нами методика количественного комплексного анализа ПУК, цитокининов, ГА и АБК в свободной и связанной формах (с использоганием иммуноферментного анализа и чувствительной биопробы) в одной навеске растительного материала, не превышающей 0,-ї г сыро.; массы, может найти применение в исследовательских работах по многим направлениям Ьизиологии растений.
Апробация работы. Результаты работы докладывались в лаб. функционально.; активности мембран Биологического научно-исследовательского института С.-Петербургского государственного университета, на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов С.-Петербургского государственного аграрного университета (Пушкин, 1993), в лаб. экологической физиологии растении института биологии Карельского филиала РАН (Петрозаводск, 1-->93), в лаб. -экологической генетики Всероссийского института растениеводства РАСХН (Пушкин, 1993)v на секции {изиолотии растений С.-Петербургского общества естествоиспытателе;, (С.-ІІєтербург, 1993).
Публикации, ilo результатам диссертационной работы опубликовано ч и принято к публикации I статья и' тезисы.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения; двух глав литературного обзора и четырех глав экспериментальной" части,.обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы (239 источников, в том числе 161 иностранных). Она изложена на 188 страницах машинописного текста, .содержит 36 рисунков и'23 таблицы.
