Автореферат (Люминесцентные показатели листьев растений в зависимости от антропогенных экологических факторов), страница 2

ВFMкачестве основного параметраиспользовали отношение (FM ––FT)/FT = FM /FT – 1 (илиFM/FT), где FM – интенсивностьфлуоресценции,соответстFTвующая второму максимумуиндукционной кривой (рис.1),FT – ее стационарный уровень.ВключениеВремя регистрации Фотоиндуцированные изменесветания величины сигнала ЭПР Iрегистрировали на спектроРис.

1. Характерная кривая медленнойметре Е-4 (“Varian”, США)индукции флуоресценции зеленого лиспри освещении высечек из лита.стьев дальним красным (707нм) и белым светом. Характерная кривая фотоиндуцированных изменений величинысигнала ЭПР I, принадлежащего окисленным центрамP700+, представлена на рис.2. Вкачестве параметра, характеризующеговзаимодействиедвух фотосистем, использоваВремя регистрациили отношение P/P0, где Р и Р0 –стационарные значения сигнаРис. 2. Характерная кривая фотоин- ла ЭПР I соответственно надуцированнях изменений величины сиг- белом и дальнем красном свету.нала ЭПР I.Третья глава посвящена изучению биофизическими методами препаратов, повышающих устойчивость растений к заболеваниям.7В разделе 3.1 исследованы люминесцентные характеристики (термолюминесценция, медленная индукция флуоресценции и спектры флуоресценции) проростков пшеницы и бобов, обработанных препаратом BION®(действующее вещество – бензо [1,2,3] тиадиазол – 7 – тиокарбоновой кислоты S – метил эфир) – активатором системной приобертенной устойчивости урастений.Обработку проростков пшеницы производили спустя две недели послепосадки и повторно – еще через неделю.

Обработку производили опрыскиванием растений раствором препарата в дистиллированной воде в пропорции20 мг препарата на 100 мл воды; контрольные растения опрыскивали дистиллированной водой. Измерения производили дважды: перед второй обработкой и через неделю после второй обработки.В этих опытах было установлено, что препарат оказывает различноедействие на проростки пшеницы с различным сроком хранения семян.

Напроростки пшеницы со сроком хранения семян 1 год препарат не оказал никакого влияния после первой обработки (рис.3). После второй обработки онвызвал появление пика С термолюминесценции и небольшое увеличение вобласти полосы А (рис.4).КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.0,350,30,250,20,150,10,050-50-30-10103050700Температура, СРис. 3.

Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 1 - летним сроком хранения семян после однократной обработки препаратом BION®.В случае семян с 11 – летним сроком хранения полоса С появилась ужепосле первой обработки, а после второй обработки ее интенсивность увеличилась в 2 раза (рис. 5 и 6).В опытах с пшеницей, выращенной из семян со сроком хранения 1 год,измеряли также медленную индукцию флуоресценции и спектры флуоресценции листьев растений. Однократное опрыскивание препаратом, как и вслучае термолюминесценции, не привело к изменению параметра (FM - FT)/FT8медленной индукции флуоресценции, тогда как повторное вызвало его увеличение.

Увеличение параметра (FM - FT)/FT у обработанных растений свидетельствует о повышении их фотосинтетической активности в расчете на хлорофилл (Караваев и др.,1998).КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.0,70,60,50,40,30,20,10-50-30-10103050700Температура, СРис. 4. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 1 - летним сроком хранения семян после двукратной обработки препаратом BION®.КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.0,80,70,60,50,40,30,20,10-50-30-10103050700Температура, СРис. 5. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 11 - летним срокомхранения семян после 1-ой обработки препаратом BION®.9В спектрах флуоресценции листьев растений при комнатной температуре были хорошо различимы два максимума при 680 нм и 730 нм.

Предполагается, что максимум флуоресценции при 680 нм связан с фотосистемой 1,а при 730 нм – с фотосистемой 2 (Krause, Weis,1991, Peterson et al., 2001).Проведенное нами исследование спектров флуоресценции показало, что нипервая, ни вторая обработка не вызвали изменений в соотношении максимумов флуоресценции. Таким образом, можно сделать вывод, что распределение энергии между первой и второй фотосистемами после обработки препаратом не изменилось.КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.1,41,210,80,60,40,20-50-30-10103050700Температура, СРис.

6. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 11 - летним сроком хранения семян после 2-ой обработки препаратом BION®.Опыты с проростками пшеницы, выращенными в условиях гидропоники (измерения проводили спустя три недели после посадки), показали, что вслучае проростков с 11 - летним сроком хранения семян величина пика С изменялась прямо пропорционально концентрации препарата (рис.7). Для проростков семян с 1 - летним сроком хранения также наблюдали появление пика С под действием препарата BION®, но величина пика при различных концентрациях была в пределах погрешности одинаковой (рис.8).Оценка состояния проростков пшеницы по их внешнему виду показала,что с увеличением концентрации препарата (в области от 1 мг/30 мл до 4 мг/30 мл) состояние растений ухудшается.В работах (Golovina, Tikhonov, 1994; Golovina et al., 1997) приведеныданные, что длительное хранение семян вызывает нарушение в структуре цитоплазматических мембран.

Можно предположить, что увеличение ТЛ в об10ласти полосы С связано с разрушением мембран при замораживании, и источником пика С является реакция продуктов деструкции мембран с кислородом, протекающая при нагреве. Обработка проростков препаратом BION®,как предполагается, приводит к усиленной наработке активных форм кислорода, которые, по-видимому, оказывают дополнительное негативное влияниена структурные характеристики мембран.00Sр(-15 C,10 C)000Sр(10 C,35 C)0Sр(35 C,80 C)23Sр, усл.ед.181383-2-71/302/303/304/305/30Концентрация препарата, мг/млРис. 7.

Зависимость параметра Sp(T1,T2) от концентрации препаратаBION®. Пшеница «Любава» с 11 - летним сроком хранения семян.Опыт с бобами проводили аналогично опытам с пшеницей, выращенной в почвенной культуре. Семена бобов сорта «Русские черные» высаживали в горшки с землей после двух часов замачивания в воде. Обработку проводили спустя две недели после посадки и повторно – еще через неделю.При опрыскивании проростков бобов препаратом BION® пик С послепервой обработки не увеличился (рис.9). Вторая привела лишь к небольшомуувеличению термолюминесценции в области пика С и появлению «гербицидного» пика D в области +50С, который свидетельствует о частичном ингибировании фотосинтеза (рис.10).

Таким образом, можно констатировать,что препарат BION® обладает видоспецифичностью и по-разному действуетна однодольные (рекомендован фирмой – изготовителем) и двудольные растения.В разделе 3.2 описаны опыты с салициловой кислотой – сигнальнымвеществом в реакциях системной приобретенной устойчивости. Так же, как ив случае с препаратом BION®, было проведено исследование ее действия натермолюминесценцию при опрыскивании проростков пшеницы и при выра1100Sр(-15 C,10 C)00Sр(10 C,37 C)00Sр(37 C,80 C)2318Sp, усл.ед.1383-2-71/302/303/304/30Концентрация препарата, мг/мл5/30Рис. 8.

Зависимость параметра Sp(T1,T2) от концентрации препарата BION®.Пшеница «Любава» с 1 - летним сроком хранения семян.КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.0,90,80,70,60,50,40,30,20,10-50-30-10103050700Температура, СРис. 9. Кривые термолюминесценции листьев бобов после однократной обработки препаратом BION®.12щивании их на гидропонике. В опытах использовали семена пшеницы сорта«Любава» со сроком хранения 1 год.

Растения опрыскивали раствором салициловой кислоты в разведении 20 мг на 100 мл дистиллированной воды(pH=3,4). Первое опрыскивание проводили для двухнедельных проростковпшеницы, второе – спустя неделю после первого. Измерение термолюминесценции проводили через неделю после обработки.КонтрольBIONИнтенсивность ТЛ, усл.ед.0,70,60,50,40,30,20,10-50-30-10103050700Температура, СРис. 10. Кривые термолюминесценции листьев бобов после двукратной обработки препаратом BION®.Опрыскивание салициловой кислотой вызвало увеличение термолюминесценции в области полосы А, но не изменило интенсивность термолюминесценции в области пика С (рис. 11 и 12).Увеличение термолюминесценции в области полосы А было отмеченои в случае действия препарата BION® (рис.

4). При неизменной полосе В этосвидетельствует о том, что салициловая кислота стимулирует перенос электронов на первичный хиноновый акцептор второй фотосистемы. Стимулирующее действие на фотосинтетический аппарат было отмечено и при изучении воздействия на проростки пшеницы поражения ложномучнистой росой(Юрина и др., 1992). Авторами было показано, что параметр (FM - FT)/FT сначала увеличивается (на 2 – 4 сутки после поражения), а затем уменьшается(5 – 6 день). В этой же работе было отмечено, что поражение грибом сначала(2 – 4 день) приводит к увеличению термолюминесценции в области пика А,а затем (на 5 – 6 день) к ее уменьшению. Был сделан вывод о том, что на ранних стадиях поражения фотосинтетическая активность увеличивается, а затем, возможно, из-за разрушения хлоропластов, уменьшается.

Такое стимулирующее действие на работу комплекса второй фотосистемы можно связатьс тем, что фотосинтетический аппарат и вторая фотосистема, в частности,13принимают активное участие в генерации активных форм кислорода (Asada,2006), необходимых для защиты растения от грибной инфекции.контрольсалициловая кислотаИнтенсивность ТЛ, усл.

ед.0,60,50,40,30,20,10-80-60-40-200204060800Температура, СРис. 11. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы после однократной обработки салициловой кислотой.контрольсалициловая кислотаИнтенсивность ТЛ, усл. ед.0,80,70,60,50,40,30,20,10-80-60-40-200204060800Температура, СРис. 12. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы после двукратнойобработки салициловой кислотой.В разделе 3.3 приведены результаты опытов с экстрактом из горца гигантского Reynoutria sachalinensis (F. Schmidt) Nakai. Ранее было показано,что водный экстракт Reynoutria sachalinensis эффективно защищает сельскохозяйственные культуры от фитопатогенных грибов (Daayf et al., 1995, Konstantinidou-Doltsinis, Schmitt, 1998).

Механизм действия экстракта предполо14жительно связан с усилением естественных защитных реакций растений назаражение (индуцированная устойчивость) (Seddon, Schmitt, 1999). Обработка растений экстрактом приводила к увеличению содержания в листьях пероксидазы и хитиназы (Herger, Klingauf, 1990), стимулировала синтез фитоалексинов после заражения растений (Daayf et al., 1997).Проростки пшеницы обрабатывали 1% водным экстрактом из Reynoutria sachalinensis два раза – на седьмой и одиннадцатый день после посадки семян. При каждой обработке использовали свежеприготовленный экстракт. Для приготовления препарата брали 2 г сухого порошка Reynoutria sachalinensis и добавляли 200 мл дистиллированной воды при 500С.