Введение к работе
Актуальность темы. Устойчивость к неблагоприятным факторам среды, и в частности к низким и .высоким температурам, является важным признаком, от которого в значительной степени зависит реальная (полевая) продуктивность растений (Максимов, 1952; Туманов, 1979; be'vitt , 1980; Генкель, 1982; Коровин, 1984; Жученко, 1988). В силу этого устойчивость растений интенсивно исследуется на про--тяжений многих лет. Однако, как показывает анализ литературы, не только ее механизмы, но и многие аспекты феноменологии по-прежнему остаются'неясными и требуют дополнительных исследований. В последние годы в связи со специализацией и интенсификацией сельскохозяйственного производства наряду с необходимостью вскрытия общих закономерностей в реакции растений на действие неблагоприятных температур все острее встает вопрос об изучении видовых ( и сортовых) особенностей, по крайне мере в отношении ведущих сельскохозяйственных культур (Дроздов и др., 1984; Коровин, 1984).
Ячмень является важнейшей продовольственной и зернофуражной культурой, занимая в СССР по посевным площадям и Баловому сбору зерна второе место среди горновых культур после пшеницы. Однако, особенности реакции растений ячмзня на действие низких и высоких температур изучены недостаточно, что ограничивает возделывание данной культуры, а также затрудняет селекционную работу, направленную на повышение ее устойчивости к неблагоприятным температурам.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось изучение основных закономерностей варьирования холодо- и теплоустойчивости растений ярового ячменя под влиянием температуры, а также роли белоксинтезирующей системы в процессах его адаптации к низким и высоким температурам.
При проведении исследований были поставлены следующие задачи:
установить основные закономерности варьирования холодо- и теплоустойчивости растений ячменя во всем температурном диапазоне их активной жизнедеятельности;
изучить динамику содержания растворимых белков в тканях листьев и изменение их компонентного состава в процессе адаптации растений ячменя к низким и высоким температурам;
исследовать, как изменяется характер протекания процессов холо-
довой и тепловой адаптации растений ячменя при их обработке веществами , обладающими ингибирующим (ингибиторы синтеза РНК и белка) или стимулирующим (цитокинин) эффектом в отношении биосинтеза белка.
, Научная новизна работы. Установлено, что характер изменения устойчивости ячменя под влиянием температуры качественно варьирует в зависимости от ее интенсивности, исходя из чего выделено пять температурных зон (фоновая, холодового к теплового закаливания, холодового и теплового повреждения) и определена их границу для і юзакаленньк и предварительно закаленных проростков. Кроме того показано;- что варьирование холодо- и теплоустойчивости при закаливании проростков ячмеш. носит независимый друг1 от друга характер. Продемонстрирована тесная корреляция между изменения!*! компо--нентного состава растворимых белков листьев и уровнем устойчивости проростков ячменя. С помощью ингибиторного анализа подтверждена, зависимость формирования повышенной устойчивости растений ( б условиях закаливающих температур) от активности болокеинтезпрую-щей системы клеток. При этом показано, что эффективность действия ингибиторов белкового синтеза зависит от их концентрации, сроков введения в растения, интенсивности зак&ливакиой температуры, а при повторных закалках - от времени, прошедшего мсг-д/ первой и второй закалками. Установлено, что обработка проростков ячызшт экзогенным цитокинином (БЛП) перед закалкой, а также в разные сро.іл в ходе холодового и теплового закаливания повышает оффектнв-hoctd указанных процессов.
Практическая значимость работ». Данные о варьировании холодо-и теплоустойчивости проростков ячменя в зависимости от температурив; условий среди могут бить использованы при» разработке 1! реализации селекционных программ, направленных на повышенно устойчивости донной культуры к неблагоприятным температурам. Предлагается в целях достижения более стабильных урожаев ярового пчмеїш проведение отбора генотипов с широкой фоновой зоной (при температурах которой осуществляется активный рост растений). Данные опытов с октиномицином Д, циклогексимидом и хлорамфениколом расширяют диапазон при/чепепик ингибиторного анализа при изучении механизмов температурной адаптации растений, а результаты опытов с БЛП могут найти применение при разработке приемов и способов повышения устойчивости ячмоня с помощью веществ, стимулирующих деятельность
белоксинтезирующей системы.
Работа выполнена по плану НИР Института биологии Карельского научного центра АН СССР (№ государственной регистрации 81057490), входящих в НТО 0.51.01.(ТІ.01.05.05) ГКНТ СССР.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на региональных конференциях молодых ученых в г. Уфе (1983, 1985), У республиканской конференции "Физиологические основы повышения продуктивности и устойчивости зерновых культур" (Целиноград, 1984), Всесоюзной конференции молодых ученых, посвященной 50-летию Института биохимии им. А.Н. Баха (Звенигород, 1985), П Всесоюзном совещании "Клеточные механизмы адаптации" (Карадаг, 1985), УІ Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные механизмы генетических процессов" (Москва, 1987), 7~йконференции молодых ученых-биологов в г. Риге (1987), П Всесоюзной конференции по регуляторам роста и развития растений (Киев, 1988), Ш Всесоюзной конференции по проблемам физиологии и биохимии древесных растений (Петрозаводск, 1989).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, включая 7 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 178 страницах, содержит 7 таблиц и 29 рисунков. Список цитируемой литературы включает 332 наименования, б том числе 127 на иностранных языках.
