Влияние продолжительности фотопериода на нитратный обмен у растений разных фотопериодических групп

Личный вклад соискателя. Диссертант самостоятельно обработал литературу по теме диссертации, обосновал цель и задачи исследований, спланировал эксперименты, овладел необходимыми методами, выполнил исследования и статистически обработал их результаты. С участием научного руководителя проанализировал полученные результаты и подготовил научные публикации. Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы были представлены на VIII Украинский биохимическом съезде (Черновцы, 1-3 октября 2002), IX конференции молодых исследователей «Актуальные проблемы физиологии, генетики и биотехнологии растений и почвенных микроорганизмов» (Киев, 24-25 Февраль 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы физиологии и интродукции растений» (Днепропетровск, 5-6 апреля 2005), семинаре молодых ученых, аспирантов и студентов (Харьков, 5-6 октября 2005), II Международной научной конференции студентов и аспирантов «Молодежь и прогресс биологии» (Львов, 21-24 марта 2006), XII съезде Украинского ботанического общества (Одесса, 15-18 мая 2006), I международной конференции молодых ученых «Биология: от молекулы до биосферы» (Харьков, 21-23 ноября 2006). Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 12 работах, в том числе 5 статей в профессиональных изданиях. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, обобщений, выводов, списка использованных источников. Работа изложена на 150 страницах, иллюстрирована 16 таблицами и 22 рисунками. Список литературы содержит 219 наименований, в том числе 138 наименований латиницей. Основное содержание Обзор литературы.
ведущая днепр
В разделе обобщены и проанализированы современные представления о механизмах поглощения и восстановления нитратов в растениях, пути регуляции этих процессов, влияние на поглощение и восстановление нитратов факторов среды, а также о азотный обмен и фотосинтез в длиннодневных и короткодневных растений при различной продолжительности дня . Обоснована целесообразность исследования обмена нитратов и его энергетического обеспечения в длиннодневных, короткодневных и фотопериодически нейтральных растений в связи с темпами развития в различной продолжительности фотопериода.

Материалы, условия и методы проведения исследований. В опытах использованы: длиннодневные растения (ДДР) — овес посевной ( Avena sativa L. ), сорт Мирный и яровой рапс Николаевский местный ( Brassica napus var . oleifera L . ); краткодневен растение (КДР) — просо ( Panicum miliaceum L. ), сорт Харьковское кормовое, фотопериодично нейтральная растение (ФНС) — просо К 3218, изогенные по генам ЕЕ линии сои ( Glycine max, / L. / Merr. ) сортов Harosoy и Clark с краткодневен (ЭЭ) и фотопериодически нейтральной (ее) реакцией. Полевые опыты проводили на экспериментальном участке кафедры физиологии и биохимии растений Харьковского национального университета им. В. Н. Каразина в ботаническом саду университета (г... Харьков). Почва опытного участка — чернозем оподзоленных важкосуглинковий (Гринь, 1955); рН водный почвы — 6,7, содержание гумуса — 3, 7%, содержание NO3- — 41,16 мг / кг, валовое содержание азота — 0,21%, фосфора — 0,12%, калия — 2,8% , азота, легко гидролизуется — 3,8 мг / 100 г почвы. От всходов до фазы третьего листа растения выращивали на природном длинном дне (около 16 часов на широте Харькова). Затем одну часть растений подвергали воздействию короткого (10-часового) фотопериода, а другую продолжали выращивать на длинном. Фотопериод сокращали, затемняя растения светонепроницаемыми камерами с 18 до 8:00. Благодаря наличию системы отверстий в камерах поддерживался надлежащий газообмен, колебания температур снаружи и внутри камер составляло 1-2 ° С. В факторостатний камере растения выращивали в почвенной культуре во 2-литровых вегетационных сосудах, по 10-15 растений на сосуд в 4-5 разовой повторности. Грунт — чорнозем в соотношении 3: 1 с песком. В течение двух-трех недель после всходов растения выращивали на 16-часовом освещении, затем одну часть из них переводили на 10-часовое освещение, а другую — продолжали выращивать на 16-часовом. Интенсивность освещения составляла 18-20 клк, температура — 22-25 ° С днем та18-20 ° С ночью. Для биохимических анализов отбирали второй-третий листок от верхушки, в разное время суток, в то же время на длинном и коротком дне. Время отбора проб указанный на рисунках и в таблицах к соответствующим разделам. Активность нитратредуктазы (К. Ф. 1.6.6.1-1.6.6.3), фотохимическую активность хлоропластов, содержание НАДФ (Н) и НАД (Н) определяли в нефиксированных листьях, а содержание нитратов и хлорофилла — в фиксированном материале. Содержание нитратов определяли по Починком-Гриссом, нитратредуктазну активность — in vivo методом Мульдера (Методы биохимического исследования растений, 1972), фотохимическую активность хлоропластов — спектрофотометрическим методом с гексациано (iii) Ферати калия, содержание хлорофилла — по Mac-Kinney, (Гавриленко и др ., 1975), содержание НАДФ (Н) и НАД (Н) — по Слайтером в модификации Телепнев (Методы биохимических исследований, 1982). Экспериментальные данные обработаны статистически по критерию Стьюдента (доспехов, 1985). В таблицах и на рисунках приведены средние из определений и их погрешности. Результаты и обсуждение. Динамика содержания нитратов в фотопериодически цикле. Темпы развития длиннодневных и короткодневных растений определяются соотношением продолжительности светового и темнового периодов в суточном цикле (Чайлахян, 1988). Согласно Цыбулько (1998), интенсивность накопления продуктов ассимиляции, преимущественно углеводов, их преобразования и отток в меристем растет в длиннодневных растений в условиях длинного дня и короткой ночи, а в короткодневных растений, наоборот, в условиях короткого дня и долгой ночи. Это дало основания предположить, что и содержание нитратов меняется в фотопериодически цикле. Поэтому мы изучали динамику содержания нитратов и суммарное их накопления за световой период и изменение содержания по темновой период длиннодневные и краткодневен фотопериодически цикла. Отметим, что содержание нитратов в длиннодневных растений во все часы определения фотопериодически цикла, а в короткодневных и фотопериодически нейтральных — в утренние часы, на коротком дне был выше, чем на длинном. Изменение содержания нитратов в световой период. Результаты вегетационных и полевых опытов показали снижение содержания нитратов в листьях всех исследуемых растений в дневные часы (1500) по сравнению с их содержанием в утренние часы (1000), за обоих фотопериодов. Более интенсивным это снижение было в длиннодневные овса на длинном, а в краткодневен и фотопериодически нейтрального проса — на коротком дне. Изменение суммарного содержания нитратов за световой период. Листья для анализов фиксировали в начале светового периода (утром) и в конце (вечером) в условиях полевого опыта. Результаты показали, что в течение светового периода в длиннодневные овса происходило снижение содержания нитратного азота как на длинных, так и на коротком дне. Однако более существенным оно было в условиях короткого фотопериода. В краткодневен и фотопериодически нейтрального проса течение светового периода на длинном дне происходило накопление нитратов, в то время, как на коротком дне их содержание снижалось. Результаты определения изменения содержания нитратов в длиннодневные рапса, короткодневных и фотопериодически нейтральных изогенных линий сои сортов Harosoy и Clark были подобны результатов, полученных в опытах с длиннодневные овсом, краткодневен и фотопериодически нейтральным просом. Суммарное накопление нитратов за световой период, вероятно, может «маскировать» его возможные изменения в течение дня. Поэтому мы изучали и дневную динамику содержания нитратов.