Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1 Изменение состава рострегулирующйх веще1ств пшеницы в
1.1.1 Соотношение ростовых веществ .при покое и прорастании зерновки пшеницы 8
1.1.2 Изменение соотношения рострегулирующих веществ при проховдении яровизационных процессов 10
1.1.3 Динамика рострегулирующих веществ пшеницы в период активного роста 12
1.1.4 Изменение соотношения регуляторов роста при формировании зерна 14
1.2 Фенольные соединения пшеницы 16
1.2.1 Ароматические кислоты 18
1.2.2 Флавоноиды 20
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1 Материалы и методы 30
2.1.1 Получение экстрактов из листьев пшеницы 30
2.1.2 Хроматографирование экстрактов на колонках с силикагелем 32
2.1.3 Анализ экстрактов и отдельных фракций методом TGX на силикагеле 33
2.1.4 Выделение индивидуальных соединений с помощью препаративной ТСХ 33
2.1.5 Характеристика индивидуальных соединений 34
2.1.6 Доказательство присутствия фталатов в пшенице 34
2.2 Результаты исследований и их обсуждение 38
2.2.1 Изменение соотношения полярных и неполярных метаболитов листьев пшеницы в онтогенезе 38
2.2.2 Схема хроматографического разделения экстрактов из листьев пшеницы 47
2.2.3 Характеристика эфирного экстракта 47
2.2.4 Данные, подтверждающие присутствие фталатов в пшенице 49
2.2.5 Характеристика этилацетатно- бутанольного экстракта . 56
РАЗДЕЛ 2 Изучение влияния производных фталевой кислоты на дифференциацию
генеративных органов у растений различных видов 57
Глава 3. Обзор литературы
Влияние факторов внешней среды и регуляторов роста на дифференциацию пола растений 57
3.1 Модификация проявления пола у растений под влиянием факторов внешней среды 60
3.2 Влияние химических регуляторов роста на модификацию пола 63
3.3 Сведения об активности и токсичности фталевой кислоты и ее производных 70
Глава 4. Экспериментальная часть результаты биологических испытаний фталатов 77
4.1 Влияние производных фталевой кислоты на генеративное развитие пшеницы и ржи 77
4.2 Влияние фталатов на дифференциацию пола у растений с раздельнополыми цветками 103
4.2.1 Изменение направленности половой дифференциации огурца 108
4.2.1 Формирование генеративных органов кукурузы 122
4.3 Влияние фталатов на дифференциацию пола у растений с обоеполыми цветками 131
4.3.1 Феминизация цветков салата 131
4.3.2 Усиление феминизации цветков картофеля 139
Заключение 143
Выводы 145
Список осношой использованной литературы 147
- Соотношение ростовых веществ .при покое и прорастании зерновки пшеницы
- Получение экстрактов из листьев пшеницы
- Данные, подтверждающие присутствие фталатов в пшенице
- Модификация проявления пола у растений под влиянием факторов внешней среды
Введение к работе
Увеличение производства сельскохозяйственной продукции и улучшение ее качества за счет выявления и реализации биологических резервов растительного организма - одна из важнейших теоретических и практических задач современного растениеводства. Немалый резерв повышения продуктивности многих ценных сельскохозяйственных культур связан, в частности, с проблемой регуляции пола у растений.
, Перспективность химической кастрации для получения гибридных семян, дающих гетерозисный эффект, возможность повышения урожайности за счет усиления феминизации растений с раздельнополыми цветками -стимулируют теоретические исследования в этой области и поиск но-вых эффективных регуляторов пола.
Решение указанных проблем тесно связано с пониманием сложной системы регуляторних процессов растительного организма и роли эндогенных низкомолекулярных биорегуляторов. Хотя способность физиологически активных веществ в очень малых количествах оказывать заметное влияние на многие стороны жизнедеятельность растений широко используется в практике растениеводства, поиск новых регуляторов часто осуществляется эмпирическим путем. Фундаментальные исследования в области химических основ регуляции роста и развития растений могут внести существенный вклад в решение многих практически важных задач и в будущем позволят создать основу для целенаправленного поиска физиологически активных соединений и внедрения наиболее эффективных из них в практику. В связи с этим актуальным является изучение комплексов низкомолекулярных метаболитов практи чески ценных культур на разных этапах органогенеза, а также роли отдельных компонентов этих комплексов в регуляции физиологических процессов. Такие исследования важны и для решения сложной проблемы охраны окружающей среды, поскольку указывают пути создания нетоксичных регуляторов, легко разлагаемых ферментными системами.
В отношении важнейшей сельскохозяйственной культуры - пшеницы - до сих пор внимание исследователей привлекали главным образом вопросы изменения состава биологически активных веществ в разные периоды онтогенеза на основании биотестирования зон, полученных в результате хроматографического разделения экстрактов. Публикаций о выделении и расшифровке строения отдельных химических соединений значительно меньше. Кроме того, до последнего времени не изучалось участие отдельных низкомолекулярных метаболитов в регуляции развития этой культуры, за исключением немногочисленных работ, посвященных выяснению роли известных фитогормонов.
Цель настоящей работы состояла в изучении низкомолекулярных метаболитов одной из важнейших зерновых культур - пшеницы и поиске среди них новых физиологически активных веществ, оказывающих регуляторное действие на рост и развитие растений. Нами было начато систематическое изучение комплекса низкомолекулярных метаболитов озимой пшеницы Мироновская 808. Основные задачи работы заключались в следующем:
1) разработать схему разделения и выделения низкомолекулярных соединений из листьев пшеницы;
2) проследить за изменениями в соотношении полярных и неполярных групп метаболитов пшеницы в онтогенезе с помощью тонкослойной хроматографии;
3) исследовать основные компоненты комплекса низкомолекулярных метаболитов эфирной фракции метанольного экстракта листьев пшеницы в период начала дифференциации генеративных органов (ІУ-У этап органогенеза);
4) изучить возможное івлияние новых выделенных из пшеницы соединений на генеративное развитие растений.
Работа состоит из двух разделов, общего заключения, выводов и списка литературы, включающего 139 отечественных и 143 зарубежных публикаций. Первый раздел посвящен разработке методов хрома-тографического разделения, выделения и идентификации низкомолекулярных соединений листьев пшеницы. В него входит литературный обзор по низкомолекулярным биорегуляторам пшеницы, экспериментальная часть и обсуждение полученных в работе данных. Во втором разделе излагаются результаты исследования по влиянию производных фталевой кислоты на генеративное развитие растений различных видов. Он начинается литературным обзором, в котором рассмотрено действие факторов внешней среды и химических регуляторов на проявление пола растений, а также приведены имеющиеся в литературе сведения об обнаружении фталевой кислоты и ее производных в растениях, их биологической активности и токсичности. В экспериментальной части этого раздела описаны полученные данные о влиянии фта-латов на формирование генеративных органов пшеницы, ржи, огурца, кукурузы, салата и картофеля. Каждая из глав состоит из экспериментальной части и обсуждения результатов.
Работа выполнена в группе растительных регуляторов Института биоорганической химиии им. М.М.Шемякина АН СССР и лаборатории Биологии развития растений Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.
Соотношение ростовых веществ .при покое и прорастании зерновки пшеницы
Завершение созревания зерна пшеницы сопровождается разрушением ауксинов, снижением содержания гиббереллинов, цитокининов (Титова, 1975, Thomas et al.,I978,Radley, 1979 ) И накоплением ингибиторов, высокая биологическая активность которых по мнению \ ряда исследователей вызывает покой семян (Овчаров, 1969, Титова, 1969, Усольцева, 1974, Сафаралиева и др., 1980). Для покоящихся семян характерно затухание метаболизма, подавление общих звеньев обмена веществ и окислительных процессов. Продолжительность соето - 9 яния покоя, по-видимому, зависит от содержания ингибиторов в зерновке. Например, у краснозерных сортов яровой пшеницы с продолжительностью покоя от 38 до 78 дней фенольных ингибиторов значительно больше, чем у белозерных сортов с периодом покоя от 0 до 31 дня (Абрамова, Гуринович, 1973). Основные ингибиторы пшеницы представлены абсцизовой кислотой и кумаринами, накапливающимися в оболочке семян (Титова, 1969, Migamoto et ai.,1961 ). Содержание ингибиторов в процессе прохождения периода покоя постепенно снижается, вероятно, за счет их гликозидирования или окисления (Овчаров, 1976, Чернавина, 1973), что повышает всхожесть семян. Глубина покоя и его продолжительность имеют большое значение в сохранении качества зерна и предупреждения возможности его преждевременного прорастания (Романова, Хорева, 1978, King, I97& ).
Прорастание семян пшеницы, рост проростка в целом и отдельных его частей регулируются определенным качественным и количественным соотношением ростовых веществ различной химической природы (Mayer, Shain, 1974). Выход из состояния покоя при набухании и наклевыва-нии семян сопровождается ритмичным изменением ауксино-ингибиторной активности в сторону незначительного повышения стимулирующей актив ности и снижения ингибирующей (Сафаралиева, 1976а, 1977, 1980). В зародыше вскоре после набухания семян образуются гиббереллины, являющиеся теми соединениями в семенах злаков, которые контролируют мобилизацию питательного материала в эндосперме (Титова и др., 1980). Во многих работах показано, что этот контроль осуществляет кПод ингибирующей и стимулирующей активностью здесь и далее, понимается активность экстрактов из зон хроматограмм, которая оценивается с помощью биотестов (чаще всего употребляемый биотест удлинение колеоптилей пшеницы) ся через регуляцию образования и высвобождения амилазы - фермента, вызывающего гидролиз крахмала (Кобыльский, Писменов, 1974, Гэлстон и др., 1983). Сафаралиевой (19766) было показано, что в условиях аэрации стимулирующая активность в прорастающих семенах возрастает еще в большей степени. Так, через б часов после намачивания в семенах начинают обнаруживаться гиббереллины как в свободной, так и в связанной форме. Через 12 часов их содержание увеличивается в 5 раз, а затем постепенно снижается (Лихолат и др., 1971, Ляфитов и др., 71973). В колеоптилях пшеницы в фазе деления клеток наблюдается максимум ауксиновой активности. В фазе чистого растяжения ауксиновая активность уменьшается, однако увеличивается гиббереллиновая. Так как период жизни колеоптиля непродолжителен, на пятый день можно наблюдать прекращение его роста и начало старения, которое сопровождается почти полным падением стимулирующей активности и значительным возрастанием ингибирующей (Сафаралиева и др.,1980, Лихолат и др.,1971). В этиолированных колеоптилях пшеницы эндогенная ПУК способна также активировать синтез этилена (Machackova et al., 1980, 1981).
Изменение соотношения рострегулирутощих веществ при прохождении яровизационных процессов На соотношение эндогенных рострегулирутощих веществ в прорастающих семенах и проростках значительное влияние оказывает температура, которая определяет также протекание яровизационных процессов. Так, проращивание семян пшеницы при температуре 26С вызывает ин-гибирование роста по сравнению с проращиванием при температуре ЮС, что вероятно связано с ускорением старения органов при повышенной температуре и более быстрым накоплением ингибиторов (Сафаралиева и др., 1980). Если проращивание семян озимой пшеницы проводилось при температуре 2-4С, то уровень ауксинов, гибберел - II линов и цитокининов вначале снижался, а уровень ингибиторов повышался ( Reda, 1976, 1978). Однако при продолжительном ( в течение 45-60 дней) выдерживании семян и проростков при пониженной температуре содержание ауксинов, гиббереллинов, цитокининов начинало возрастать, а уровень абсцизовой кислоты и других ингибиторов -снижаться (El-Antably, 1976, 1977).
При сравнительном хроматографическом анализе рострегулирующих веществ в экстрактах, полученных из яровизированных растений озимой пшеницы,обнаруживалось 8-Ю зон, тогда как в экстрактах из не-яровизированных растений - только 6-7 зон. При хроматографировании экстрактов, полученных из листьев яровой пшеницы, также обнаруживалось 8-Ю зон (Хохлова, Чужкова,1976). Таким образом, у озимой пшеницы только после прохождения яровизации появляются качественно новые рострегулирующие вещества, свойственные яровой пшенице.
Необходимо отметить, что растения из яровизированных семян озимой пшеницы, посеянной весной, содержат как стимуляторы, так и ингибиторы, а растения из неяровизированных семян при длительном выращивании - только стимуляторы. По мнению Хохловой и Чужковой (1976) именно соотношение ауксинов и ингибиторов у озимой пшеницы играет важную роль в торможении вегетативного роста и переходе к репродуктивному развитию. Длительное отсутствие ингибиторов роста у неяровизированной пшеницы приводит к значительному приросту листовой массы. Хотя работами многих исследователей установлено, что во время яровизации происходят четкие изменения в содержании эндогенных регуляторов роста, существует также мнение о неспецифичности этих изменений для процесса яровизации (Михневич и др.,1982).
Получение экстрактов из листьев пшеницы
Объектом исследования служила озимая пшеница Мироновская 808, выращенная на опытном поле Ботанического сада МГУ. Зеленые неповрежденные листья в количестве НО кг собирали в начальный период генеративного развития растений (ІУ-У этап органогенеза), фиксировали твердой углекислотой, измельчали и многократно экстрагировали метанолом до обесцвечивания материала. Метанольный экстракт упаривали до начала выпадения хлорофилла, оставляя его на сутки в холодной комнате. Далее хлорофилл отделяли отсасыванием на воронке Бюх-нера. Из фильтрата полностью упаривали метанол (при температуре 30 С и давлении 25 мм рт. столба), а остаток последовательно по 4-5 раз экстрагировали эфиром, этилацетатом и бутанолом. Полноту экстракции эфиром проверяли, упаривая последний экстракт при давлении 25 мм рт. ст. и температуре 20С, полноту экстракции этилацетатом - при температуре 40С, бутанолом - при температуре 60С. В результате экстракции после упаривания растворителей получили 7,0 г эфирного экстракта и 300 г объединенного этилацетатно-бутанольного экстракта. Схема обработки растительного материала представлена на рисунке I.
Концентрированный этилацетатно-бутанольный экстракт освобождали от Сахаров обработкой на холоду ацетоном. Для этого к указанному концентрату (300 г экстракта, растворенного в 500 мл метанола) небольшими порциями приливали при помешивании ацетон до начала помутнения (температура комнатная). Затем добавляли еще 10-15 мл ацетона и оставляли на ночь в холодильнике. Выпавший осадок, содержащий сахара, отфильтровывали и промывали небольшим объемом ацетона, йодщенный раствор упаривали на роторном испарителе. Здесь и далее растворители предварительно перегоняли на колонке в 25 теоретических тарелок индивидуальные соединения
Схема разделения метанольного экстракта листьев пшеницы Для хроматографииеского анализа с помощью тонкослойной хроматографии (TGX) отдельные пробы листьев пшеницы собирали черезЛ-2 недели в количестве 50-100 г и .обрабатывали, как указано выше, получая эфирный, этилацетатный и бутанольный экстракты. Эфирные экстракты делили на соединения кислого и нейтрального характера. Для этого к водному раствору после освобождения от хлорофилла добавляли 5$-ный раствор Иа2С03 (до рН=9) и.трехкратно экстрагировали вещества нейтрального характера перегнанным эфиром. Далее водный раствор подкисляли 0,1 н HGI до рН=3 и трехкратно экстрагировали вещества кислого характера эфиром. Эфирные экстракты сушили над прокаленным Mgso, упаривали и взвешивали,
Хроматографирование экстрактов на колонках с силикагелем Для колоночного хроматографирования использовали силикагель марки Л 100/160 MK(CHEMAPOL , ЧССР). Эфирный экстракт делили на колонке 4x100 см. Для этого 7,0 г эфирного экстракта растворяли при комнатной температуре в 50 мл метанола, к полученному раствору добавляли Ю г силикагеля, после чего метанол упаривали на роторном испарителе, сыпучий остаток переносили на колонку, залитую гексаном. Аналогично поступали с этилацетатно-бутанольным экстрактом, 120 г которого растворяли в 200 мл метанола с добавлением 150 г силикагеля. Сыпучий остаток после упаривания.на роторном испарителе переносили на колонку, залитую хлороформом. Эфирный экстракт разделяли в режиме градиентного элюирования с использованием в качестве подвижной фазы смеси бензол:ацетон (см. таблицу 2.),.Этилацетатно-бута-нольный экстракт делили на колонке 12x120 см в том же режиме с использованием смесей хлороформ:метанол и метанол:вода. Объем отбираемых проб с колонки при разделении эфирного экстракта составлял 20 мл, а этилацетатно-бутанольного - 100 мл. За ходом хроматографирования следили с помощью ТСХ (системы растворителей указаны в следующем разделе), объединяя подобные по составу фракции. Объединенные фракции упаривали и взвешивали. Вес полученных фракций представлен в таблице 2.
Анализ экстрактов и отдельных фракций методом ТСХ на силикагеле Для аналитической хроматографии использовали пластины Silufoiuv 254 и системы растворителей: А - гептан:бензол:хлороформетилацетат 10:2:2:1, Б - гептан:диоксан:уксусная кислота 40:8:1, В -диизо-пропиловый эфир:уксусная кислота 20:1, Г - гептан:гексан:диоксан:ме-тилэтилкетон:уксусная кислота 4:30:16:10:1, Д - диизопропиловый эфир:уксусная кислота 10:1, Е - бензол:диоксан:уксусная кислота 15:8:1, Ж - бутанол:уксусная кислота:вода 4:1:5, И - этилацетат:ме-тилэтилкетон:муравьиная кислота:вода 6:3:1:1, К - этилацетат .уксусная кислота:вода 4:1:2, Л - этилацетат:пиридин:вода:метанол 16:4: 2:1, М - изопропанол:аммиак:вода 10:1:2, Н - хлороформ:диоксан:гептан 15:8:1, 0 - хлороформ:ацетон:гептан 15:5:2. Проявление веществ осуществляли парами йода, опрыскиванием концентрированной HgSO , а также в УФ-свете при длине волны 254 и 360 им. После проявления хроматограммы фотографировали.
Данные, подтверждающие присутствие фталатов в пшенице
В связи с широким применением фталатов, в частности в качестве пластификаторов, обычно остается открытым вопрос о том, попадают ли они в экстракт из растительного материала или содержатся в используемых для экстракции растворителях. Например, японские авторы выделили из стручков гороха масло, при омылении которого были получены фталевая кислота и набор низкомолекулярных спиртов. Результаты, однако, не воспроизвелись после того, как для экстракции был применен перегнанный метанол ( Isogai, Komodo, 1972).
Поэтому в 1979 г. было проведено два опыта по проверке содержания фталатов в пшенице. Листья пшеницы (10 кг), взятые в период начала формирования генеративных органов (ІУ-У этап органогенеза),масс-спектр совпадает со снятым в тех же условиях масс-спектром заведомого образца.
Примечание. Спектры, совпадающие с в литературе, не приводятся.обрабатывали по методике, описанной в главе 2.1.6. Полученные фракции, совпадающие по Rfс заведомыми образцами фталатов и дополнительно хроматографически очищенные с помощью ТСХ, по данным УФ- и масс-спектров содержали диметил-, диэтил- и дибутилфталаты.
Поскольку в описанных выше опытах для экстракции применялся метанол и можно было предположить, что диметилфталат является артефактом, мы воспользовались для выделения фталатов также методикой работы (amanlsh± et al.,I970, см. главу 1.2.6). Авторы последней упаривали воду, которой были залиты листья чая, и из эфирного экстракта полученного водного дистиллята выделили дибутилфталат. При аналогичной обработке листьев, узлов кущения и корней пшеницы хроматографически было обнаружено присутствие диметил-, диэтил- и ди-бутилфталата только в листьях и узлах кущения. Следует отметить, что указанные соединения отсутствовали в эфирном экстракте контрольного опыта, в котором все операции проводились без растительного материала.
Можно также полагать, что выделенная нами фталевая кислота не является артефактом и присутствует в листьях пшеницы в свободном состоянии, поскольку свежесобранный материал фиксировали при низкой температуре и полученные из него экстракты не подвергались щелочной обработке.
О присутствии фталатов в растениях пшеницы свидетельствуют также результаты количественного определения указанных соединений с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии высокого давления, выполненной на хроматографе фирмы ШРСШТ . Образцы для анализа были приготовлены из корней, узлов кущения и листьев в три разных срока периода яровизации. Результаты определений, представлен ные в табл. 4, не только подтверждают присутствие фталатов в разных органах пшеницы, но также указывают на возможное участие в процессах регуляции онтогенетического развития растений. Так, в пробе от 4.XIнаибольшее количество диметил-, диэтил- и дибутилфталатов обнаруживалось в узлах кущения, в корнях и листьях их было меньше. В пробе от 16 .XI во всех указанных органах преобладало содержание дибутил-фталата, а в пробах от 13.XII - диэтилфталата. Интересно отметить, что в весенних пробах (27.ІУ) вновь наблюдалось увеличение содержания дибутилфталата во всех органах, особенно в листьях, по сравнению с диметилфталатом. Диэтилфталат в этот период в растениях пшеницы не обнаруживался.
В результате хроматографирования на колонке с силикагелем (12x100 см) 120 г очищенного этилацетатно-бутанольного экстракта (схема разделения представлена на рис.1) и на основании анализа с помощью ТСХ, отобранные растворы были объединены в суммарные фракции. Для дальнейшего выделения и идентификации флавоноидных гликозидов нами были отобраны фракции, отличающиеся повышенным содержанием указанных соединений.
Хроматографирование на колонке с силикагелем (30x40 см) отдельны фракций в режиме градиентного элюирования с использованием в качестве подвижной фазы смеси хлороформ:метанол, метанол:вода и последующим многократным хроматографированием с помощью препаративной ТСХ в системах И, К, Л были выделены неразделяющиеся при дальнейшем хроматографировании суммы флавоноидных гликозидов.
С целью дальнейшего разделения и идентификации флавоноидные гли-козиды подвергали ацетилированто, метилированию и дейтерометилирова-нию с последующим разделением с помощью препаративной ТСХ в системах
К и 0. Последующий анализ с помощью масс- и Н-ЯМР-спектроскопии выделенных фракций показал, что такой подход позволяет выделить и установить строение ряда индивидуальных флавоноидных соединений пшеницы. Однако в связи со сложностью и большим объемом этого раздела работы его результаты не включены в диссертацию.
Модификация проявления пола у растений под влиянием факторов внешней среды
Известно, что на проявление пола растений существенное влияние оказывают такие условия внешней среды как температура, фотопериод, интенсивность и спектральный состав света, водный режим, газовый состав атмосферы и минеральное питание. Изучение влияния перечисленных факторов на формирование пола цветков представляет большой теоретический и практический интерес для селекционно-генетической практики, так как любое отклонение от нормального развития функциональных тычинок или пестиков в обоеполом цветке под действием модификаторов пола, может вызвать образование однополого пестично-го или тычиночного цветка. Френель и Галун (1982) подчеркивают, что при исследовании действия различных условий среды на дифференциацию пола необходимо сравнивать полученные результаты их влияния на сексуализацию с половой тенденцией контрольных растений, а также учитывать их воздействие на индивидуальные почки, локализованные в определенных частях растений.
Световой фактор. Наиболее сильным фактором, влияющим на дифференциацию пола растений, является световой режим (Сидорский и др., 19 6). Различное сочетание длины светового дня и ночи оказывает сильное модифицирующее влияние на проявление пола (Минина,Ларионова, 1979). Короткий день в сочетании с другими благоприятными условиями может вызывать у короткодневных растений усиление женской тенденции: у растений кукурузы - развитие женских цветков в мужском соцветии (метелке), а у растений огурца - появление пестичных цветков в пазухах листьев междоузлий более низкого порядка. Длинный день, наоборот, может вызывать появление мужских цветков у женских соцветий (початках кукурузы ) и увеличение мужских цветков у огурца (Куперман и др., 1955,1956, Сидорский и др., 1976,Galun, 1959, Heslop-Harrison_i36i). Вместе с тем увеличение продолжительности светового периода у длиннодневных растений (например, клещевина, шпинат) приводит к усилению женской сексуализации (Хрянин, Чайлахян, 1977,Thompson,i955).Имеются также данные о том, что резкая смена условий освещения индуцирует образование мужских цветков на женских растениях и , наоборот, женских цветков на мужских растениях (Давтян, Румянцева, 1979).
Помимо величины фотопериода большое влияние на сексуализацию растений оказывают интенсивность и спектральный состав света. Коротковолновая (синяя) часть спектра оказывает положительное влияние на образование женских цаетков, а длинноволновая (красная) -- на образование мужских (Андреенко, Куперман, 1959, Львова, 1963а, Власенко, 1969, Stoddart, Lang, 1967).
Температурный фактор. Наряду с условиями освещения на сексуализацию растений большое влияние оказывает температурный фактор. Так, предпосевное прогревание сухих семян при температуре 30-40С или предпосевное закаливание семян при температуре около О - +5С способствует более раннему заложению пестичных цветков. Воздействие на наклюнувшиеся семена попеременно высокими и низкими температурами также способствует большему заложению пестичных цветков и ускорению сроков их созревания (Гришко , 1935, Владимирова, 1952, Львова 1963, Кандина, 1958). Резкое снижение температуры у растений конопли приводит не только к увеличению числа женских растений, но и появление женских цветков на мужских растениях (Анисимов, 1967, Неslop-Harrison, 1972).
В зависимости от того, в какой период онтогенеза растения подвергнуты модифицирующему действию температурного фактора, можно наблюдать разную степень его влияния на сексуализацию. Например, если растения подвергнуть действию пониженных температур в ранние периоды онтогенеза, то "генетически" мужские растения можно превратить в женский фенотип (Чайлахян,Хрянин,1982). Если же этими температурами воздействовать во время бутонизации, то в конечном итоге можно получить образование обоеполых цветков на мужских растениях (Гриппео, 1935,Jones, 19 47).
Опыты, выполненные в строго контролируемых условиях с тыквенными, показали, что длинный день и высокая температура усиливают мужскую сексуализацию, а пониженные температуры и короткий день -женскую (Kitsch et,al,i952). Пониженные температуры в сочетании с коротким днем вызывают развитие женских цветков в метелках кукурузы (Неslop-Harrison, І9бі). Пониженные температуры и непрерывное освещение могут вызвать у растений пшеницы феминизацию пыльников, т.е. пыльников со структурой плодолистиков (Meletti,l96i). Однако у некоторых растений, например, у пролески, высокие температуры могут вызывать образование женских цветков, т.е. проявление женского пола, тогда как низкие температуры - появление мужских цветков ( Molliard, 1898).
Влажность почвы и воздуха. Усилению женской сексуализации способствует высокая влажность почвы и воздуха и, наоборот, низкая влажность почвы и сухость воздуха - развитию мужских цветков. Женский гаметофит обычно меньше повреждается от избытка воды в почве по сравнению с мужским (Сказкин и др.,1968). Кроме того особям женского пола свойственно более высокое содержание воды, чем мужским (Джапаридзе,1965).
Минеральное питание. В литературе имеется довольно много сведений о влиянии условий питания на модификацию проявления пола. Однако точных данных по действию какого-либо минерального элемента на дифференциацию пола практически нет. В большинстве случаев это объясняется тем, что в условиях почвенной культуры трудно отделить проявление действия лишь одного какого-либо фактора. Вместе с тем многие исследователи склонны считать, что богатая почва и высокий уровень азота способствуют феминизаци растений (Сабинин, 1937, Минина,1952). Имеются также данные об эффективном действии на усиление феминизации корневых и внекорневых подкормок микроэлементами (Сидорский, Сидорская,І973). В исследовании Мининой (1952) было показано, что периодическое внесение в три приема азотных удобрений в почву вызывало у растений огурца увеличение числа пестичных цветков. Позднее это было подтверждено на кукурузе в опытах Маурини (1956,1961,1963). Кроме того было замечено, что периодическое внесение соединений азота наряду с усилением феминизации вызывало снижение жизнеспособности пыльцы. Наиболее перспективным направлением в исследовании влияния элементов минерального питания на сексуализацию растений очевидно является культивирование изолированных цветочных почек in vitro-CРуте, 1982 , Jong, 1974).
