авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Энергетический баланс молодых тканей и органов растений

На правах рукописи

Малышев Руслан Владимирович ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС МОЛОДЫХ ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ РАСТЕНИЙ 03.00.12 – «Физиология и биохимия растений»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Головко Тамара Константиновна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Медведев Сергей Семенович доктор биологических наук, профессор Рахманкулова Зульфира Фаузиевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО Нижегородский государствен ный университет им. Н.И. Лобачевского

Защита состоится 23 декабря 2009 г. в 15.30 на заседании диссер тационного совета Д 002.211.02 при Учреждении Российской академии наук Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 2.

Тел.: (812) 346-37-42, факс (812) 346-36-43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ботанического института им. В.Л. Комарова.

Автореферат разослан «» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук О.С. Юдина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Функционирование живых организмов не разрывно связано с потреблением и трансформацией энергии, источни ком которой служат питательные вещества. Растения производят энер гетически богатые органические соединения (сахара) из энергетически бедных СО2 и Н2О при фотосинтезе. В клеточном дыхании сахара окис ляются до СО2 и Н2О, а свободная энергия запасается в химических связях других молекул. Ежесуточно растения потребляют в дыхании от 30 до 70% ассимилированного при фотосинтезе углерода (Головко, 1999).

Согласно современным представлениям дыхание растений разделя ют на функциональные составляющие (дыхание роста и поддержания), которые связывают с дыхательными затратами на новообразование и поддержание функциональной целостности биомассы (Thornley, 1970;

McCree, 1974;

Penning de Vries, 1972, 1975;

Головко, 1985, 1999;

Семи хатова, 1990;

Lambers, 1995;

Amthor, 1989;

Carnell, 2000). Однако двух компонентная модель дыхания не учитывает того факта, что существен ная часть извлекаемой при окислении дыхательного субстрата энергии неизбежно рассеивается в окружающую среду в виде тепла. Это коли чество может быть оценено на основе калориметрических данных (Lamprecht, Schmolz, 2004).

Несмотря на определенный прогресс в развитии представлений об энергетической эффективности дыхания и общего метаболизма (Жол кевич, 1968;

Семихатова, 1990;

Hansen et al., 1994, 2002), остаются слабо разработанными вопросы энергетического баланса, регуляции со отношения дыхания и теплопродукции в различных органах и тканях растений, запасания энергии в норме и при стрессе. Особое значение эти вопросы приобретают в решении проблем экологической физиоло гии растений, для оценки соответствия метаболизма генотипов клима ту, более глубокого понимания роста, механизмов устойчивости и адап тации.

Цель и задачи исследования. Целью работы было выявление связи дыхания, тепловыделения и запасания энергии в молодых тканях и органах, оценка энергетического баланса растений в норме и при стрес се.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить сле дующие задачи:

1. Провести определения скорости дыхания и теплопродукции про ростков, развернувшихся почек, молодых листьев и верхушек корне вищ;

2. Выявить закономерности изменения дыхания и тепловыделения в зависимости от внутренних и внешних факторов, изучить темпера турную зависимость дыхания и теплопродукции побегов на начальном этапе внепочечного роста;

3. Проанализировать соотношение дыхания и тепловыделения, рас смотреть энергетический баланс исследуемых объектов.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований получены новые оригинальные данные, углубляющие представления об энергетическом балансе молодых органов и тканей растений. Уста новлено, что в норме интенсивному дыханию соответствует высокая скорость теплопродукции. Зависимость тепловыделения от дыхания аппроксимируется уравнением линейной регрессии, в процессе тепло выделения диссипирует в среднем 40% продуцируемой при дыхании энергии. Впервые выявлены закономерности влияния температуры на энергетический баланс побегов на начальном этапе внепочечного роста у представителей рода Vaccinium и Syringа. Обнаружено, что с увели чением температуры от 5 до 35 °С тепловыделение повышается, а дыха ние подавляется высокой температурой. Максимальное количество и эффективность запасания энергии в развернувшихся почках брусники и черники наблюдаются при температуре 5-10 °С, что отражает высо кую степень соответствия их метаболизма термическим условиям сре ды в ранневесенний период. Впервые выявлены различия в скорости дыхания, тепловыделения и запасания энергии у видов с разным типом жизненной стратегии. Показано, что усиление дыхания и теплопродук ции растений при стрессовом воздействии ксенобиотика – метилфосфо новой кислоты (действующее вещество гербицидов и пестицидов), на проростки ячменя не приводило к снижению эффективности запасания энергии и роста, а обусловлено увеличением затрат энергии на поддер жание гомеостаза.





Научно-практическая значимость работы. Выявленные закономер ности представляют интерес для скрининга и создания новых, устойчи вых форм и сортов растений, приспособленных к нестабильным усло виям среды. Могут использоваться в области интродукции, лесного хозяйства и в растениеводстве для реализации программ по отбору пер спективных видов и культур, а также в целях мониторинга для ранней диагностики стрессовых воздействий на растительные организмы. По мимо этого, полученные данные нашли применение в курсах лекций по физиологии и экологической физиологии растений, читаемых на соот ветствующих факультетах Сыктывкарского университета, Коми госу дарственного пединститута, Сыктывкарского лесного института и Коми филиала Вятской сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Результаты и основные положения диссерта ции доложены на ежегодной молодежной научной конференции Ин ститута биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2003-2009);

VI съезде общества физиологов растений России и Международной конференции «Современная физио логия растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007);

Школе семинаре «Биомика – наука XXI века» (Уфа, 2007);

III Всероссийской научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнооб разия» (Пущино, 2008);

Х Международном симпозиуме «Эколого-попу ляционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование» (Сыктывкар, 2008);

заседании секции экологической физиологии растений Русского ботанического общества (Санкт-Петер бург, 2008);

Годичном собрании общества физиологов растений России и Международной научной конференции «Физико-химические меха низмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера» (Апатиты, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, изложения эксперименталь ного материала и его обсуждения, выводов. Список литературы вклю чает 184 наименования, из них 106 – на русском языке. Работа изло жена на 125 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и восемь таблиц.

Личное участие автора в получении научных результатов. Работа выполнена в период прохождения аспирантуры. Личный вклад автора состоит в постановке и проведении экспериментов, статистической об работке полученных данных, их интерпретации и обобщении.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 рассмотрены данные литературы по дыханию и механиз мам его регуляции. Обсуждены источники теплопродукции и проблема энергетической эффективности. Показано, что тепловыделение расти тельной клетки является неотъемлемой составляющей ее метаболизма.

Большая часть метаболического тепла образуется в процессе окисления дыхательного субстрата.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ Для изучения энергетического баланса молодых интенсивно расту щих растений проводили определения дыхания и тепловыделения про ростков, молодых листьев, верхушек корневищ и развернувшихся по чек. В опытах использовали проростки двух сортов ячменя ярового (Hordeum distichum L.);

молодые и завершившие рост листья яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Иргина;

молодые части (листья и верхушки корневищ) растений Ajuga reptans (живучка ползучая), Pyrola rotundifolia (грушанка круглолистная) и Achillea millefolium (ты сячелистник обыкновенный);

развернувшиеся почки Vaccinium vitis idaea (брусника), V. myrtillus (черника), Populus nigra (тополь черный), Syringa josikaea (сирень венгерская) и S. vulgaris (с. обыкновенная).

Проростки получали в лабораторных условиях, пшеницу выращивали в полевых условиях с соблюдением агротехнологии. Дикорастущие ра стения и раскрывшиеся почки брусники и черники отбирали в окрест ностях г. Сыктывкара, почки сиреней – с растений, произрастающих в Ботаническом саду, тополя – в парковой зоне г. Сыктывкара.

Для измерения теплопродукции и дыхания использовали изотер мический микрокалориметр Биотест-2 (ИБП, г. Пущино, Россия);

диа пазон рабочих температур от 0 до 50 °С, порог чувствительности – 2 мкВт.

Тепловыделение (q) измеряли как поток тепла от объекта, помещенно го в измерительную ячейку, и выражали в мкВт/мг сух.м. Дыхание (Rco2) измеряли как тепловой поток от исследуемого объекта и от реак ции выделяемого объектом СО2 с 0.4 М раствором NаОН (Hansen et al., 1994;

Хансен и др., 1996), выражали в нмоль/мгсух.м.с (0.1 нмоль/мг сух.м. с = 15.8 мг/г сух.м. ч). Количество запасенной энергии (DH) рассчитывали как разность между общим количеством энергии, обра зовавшейся при окислении дыхательного субстрата, и потерями энер гии в форме тепла. Образующуяся в дыхании энергию оценивали по выделившейся углекислоте. Для этого вслед за Л.Д. Хансеном (Hansen et al., 1994;

Хансен и др., 1996;

Criddle et al., 1997), использовали коэффициент, равный 455 мкВт/нмоль, характеризующий изменение энтальпии на нмоль потребленного для окисления субстрата О2. При окислении углеводов, как это имеет место в молодых растущих орга нах и тканях, дыхательный коэффициент (СО2/О2) будет равен едини це, следовательно изменение энтальпии на моль выделенного СО2 будет иметь такую же величину (455 мкВт/нмоль).

Определения проводили в 4-15 биологических повторностях при температуре 20 °С (проростки, листья, верхушки корневищ). Темпера турную зависимость дыхания и тепловыделения развернувшихся по чек кустарников и кустарничков изучали в диапазоне 5-35 °С с шагом в 5 °С. При каждой температуре использовали свежесобранный матери ал.

Данные обрабатывали с использованием стандартных статистичес ких методов. На рисунках и в таблицах приведены средние арифмети ческие величины (x) с ошибкой среднего значения (Sx). Достоверность различий между сравниваемыми величинами определяли по t-крите рию Стьюдента.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Дыхание и тепловыделение органов и тканей культурных и дикорастущих растений Проростки и листья зерновых злаков. Сравнительное микрокало респирометрическое изучение трехсуточных проростков не выявило до стоверных различий в скорости дыхания и выделения тепла между сор тами ячменя (рис. 1). С возрастом отмечали закономерное снижение ве личины исследуемых параметров. У шестисуточных проростков с. Но вичок величина Rco2 и q была в 3-4 раза меньше, чем у трехсуточных.

Листья злаков являются удобной моделью для изучения градиента дыхания и тепловыделения вдоль листовой пластинки. У молодого (30% Рис. 1. Дыхание (Rco2) и тепловыделение (q) проростков ячменя сорта Дина (а) и сорта Новичок (б) при 20 °С.

* – здесь и далее различия достоверны при P 0.05.

0.20 30 0.20 * 0.15 0. 20 / / / 0. / 0. * q, Rco, Rco, q, * * 0.05 0. 0 0 1 2 1 2 3 1 2 1 2 Рис. 2. Градиент дыхания (Rco2) и тепловыделения (q) у растущего и завершивше го рост листа яровой пшеницы.

1, 2 и 3 – базипетальная, средняя и акропетальная части листа соответственно.

от конечной площади) листа пшеницы (четвертый от основания побега) базипетальная и срединная части достоверно не различались по скоро сти выделения СО2, у верхушечной части она была в 2.5-3.0 раза ниже (рис. 2). У завершившего рост листа выявили обратный градиент дыха ния. Сходные закономерности отмечены при сравнительном изучении q, что указывает на тесную связь между дыханием и тепловыделением.

Листья и корневища травянистых многолетников. Для исследо вания выбрали виды, принадлежащие разным эколого-ценотическим группам. Выявили существенные различия между ними по скорости Rco2 и q (рис. 3). Молодые листья и верхушки корневищ лугового рас тения тысячелистника дышали и выделяли тепло в 1.5 и 5 раз интен сивней по сравнению с лесным видом грушанкой. При этом высокой дыхательной активности соответствовало более интенсивное тепловы деление.

Побеги на начальном этапе внепочечного роста. Скорость Rco2 раз вернувшихся почек варьировала в зависимости от вида растений в пре 0. 0.12 0.1 0. 0.08 20 0. / / / / 0.06 15 0. * Rco2, * q, Rco2, 0.04 10 0. q, * 0.02 5 0.02 5 * 0 0 1 2 1 1 2 1 Рис. 3. Дыхание (Rco2) и тепловыделение (q) молодых листьев и верхушек корне вищ Achillea millefolium (1) и Pyrola rotundifolia (2) при 20 оС.

делах от 0.03 (тополь) до 0.06 нмоль/мг с (брусника). Самую низкую способность к теплопродукции проявляли побеги тополя, 2 мкВт/мг.

Скорость q у побегов брусники и сирени венгерской достигала 8 мкВт/ мг, черники и с. обыкновенной составляла 5-6 мкВт/мг. Выявлены раз личия в дыхательной активности между типами почек: по скорости Rco2 вегетативно-генеративные побеги сирени и генеративные побеги тополя превышали вегетативные побеги на 25-30%.

3.2. Влияние температуры на дыхание и тепловыделение побегов древесных растений в ранневесенний период Виды рода Syringa. Скорость Rco2 развернувшихся почек сиреней возрастала с увеличением температуры от 5 до 30 °С примерно в 4 раза (рис. 4). Наибольший подъем отмечали в диапазоне 10-20 °С. Выделе ние СО2 почек с. обыкновенной было заметно интенсивней, чем у с. вен герской. Прогревание почек с. венгерской до 35 °С приводило к частич ной депрессии дыхания. Скорость q почек сиреней усиливалась с повы шением температуры от 5 до 30 °С в 10 раз. При этом q более устойчиво к высокой температуре, чем Rco2. Существенной разницы в активности q между видами сиреней выявлено не было.

Виды рода Vaccinium. Дыхание развернувшихся почек брусники усиливалось в 1.5 раза с увеличением температуры от 5 до 25 °С. Рез кий подъем Rco2 наблюдали при прогревании почек до 30 °С. Повыше ние температуры до 35 °С приводило к полной депрессии дыхания. Из менения Rco2 почек черники были аналогичными, за тем исключени ем, что подъем при 30 °С был менее выражен, а депрессия отмечалась при температуре меньше 35 °С. Во всем диапазоне температур величина Rco2 почек брусники была заметно выше, чем у почек черники. Отме тим, что раскрывшиеся почки обоих видов дышали довольно активно 0.14 0.20 0. 0.12 0. 0. 0. 0. / 0. 0.08 0. 1 0. 5 10 15 2 25 30 35 0. -0. Rco2, 0.04 -0. 0. 0.02 -0. 0 -0.20 5 10 15 20 25 30 35 5 10 15 20 25 80 70 2 40 3 / 1 50 40 30 5 10 15 20 25 30 35 q, -20 - 0 - 5 10 15 20 25 30 35 5 10 15 20 25,, Рис. 4. Температурная зависимость дыхания (Rco2) и тепловыделения (q) побегов S. josikaea (1) и S. vulgaris (2), V. vitis-idaea (3) и V. myrtillus (4), P. nigra (5).

при низких положительных температурах, 5-10 °С. Скорость q побегов брусники при повышении температуры от 5 до 35 °С увеличивалась в 20 раз. Подъем скорости q почек черники отмечали в диапазоне 5-30 °С, при 35 °С была зарегистрирована депрессия q. Таким образом, выявле ны различиях в реакции тепловыделения и дыхания развернувшихся почек брусники и черники на повышение температуры. По сравнению с черникой побеги брусники отличались более высокой метаболической активностью на всем диапазоне исследуемых температур.

Populus nigra. На начальном этапе внепочечного роста Rco2 побегов возрастала в 7-8 раз с повышением температуры от 5 до 30 °С. Величи на Q10 дыхания была неодинаковой на разных участках температурной шкалы: Q5-15 равнялось 2, Q20-30 3. Наибольшие значения Rco2, 0. нмоль/мг с, зафиксированы при 30 °С, при 5-15 °С величина Rco2 была в 4 раза ниже. Теплопродукция почек тополя увеличивалась с повыше нием температуры от 5 до 30 °С в 30 раз, достигая 35 мкВт/мг. При температуре 10-13 °С, близкой к среднесуточной во время раскрывания почек, скорость q была в 10 раз ниже и составляла менее 5 мкВт/мг.

Таким образом, Rco2 и q вегетативных побегов тополя на начальном этапе внепочечного роста усиливались при повышении температуры от 5 до 30 °С более или менее синхронно.

3.3. Влияние природных и антропогенных факторов на дыхание и тепловыделение растений Растения Ajuga reptans под пологом леса и на открытом участке.

Определения Rco2 и q показали, что молодые листья теневых и свето вых растений живучки не отличались существенно по скорости дыха ния, 0.044 и 0.032 нмоль/мг с соответственно. Скорость q у обоих фено типов живучки составляла около 7 мкВт/ мг. Следовательно, режим освещения не оказал заметного влияния на параметры метаболической активности молодых листьев теневыносливого растения.

Влияние фосфорорганического ксенобиотика на метаболическую активность проростков ячменя. В последнее время неоднократно ука зывалось на опасность загрязнения окружающей среды чуждыми для живых организмов веществами – ксенобиотиками. Распространенны ми и довольно опасными загрязнителями являются пестициды и герби циды, содержащие производные метилфосфоновой кислоты (МФК).

Присутствие МФК в среде в концентрации 510–5 и 0.01 моль/л приво дило к активации дыхания шестисуточных проростков ячменя. Ско рость Rco2 у опытных проростков в 1.7-2 раза выше, чем у контрольных (0.02 нмоль/мг с). В присутствии МФК скорость q проростков возраста ла на 30-45% по сравнению с контролем. Эффект высокой концентра ции МФК был заметно сильнее. Таким образом, повышение дыхания под действием МФК сопровождалось усилением теплопродукции про ростков ячменя.

3.4. Соотношение тепловыделения и дыхания растений Одной из основных задач нашего исследования было оценить соот ношение теплопродукции и дыхания как меру эффективности метабо лизма растений. Чтобы оба показателя были выражены в одинаковых единицах, переводили скорость дыхания в энергетические единицы, мкВт/мг (см. методику).

Проростки, листья, верхушки корневищ. У трехсуточных пророс тков ячменя величина q/455Rco2 составляла 0.4-0.5, т.е. 40-50% обра зуемой в процессе дыхания энергии рассеивалось в виде тепла (см. таб лицу). Сравнение проростков сорта Новичок двух возрастов не выявило достоверных различий в величине данного показателя. Добавление в среду выращивания проростков МФК также не повлияло существенно на соотношение q/455Rco2, так как скорость дыхания и тепловыделе ния повышались почти в равной степени.

В различных частях функционально зрелого листа пшеницы доля q составляла около 30% от дыхания. В базипетальной части растущего листа, где больше пролиферирующих клеток, доля q была заметно выше, чем в срединной части. Не выявили достоверных различий между бази петальной и верхушкой листа по доле рассеиваемой энергии.

У молодых листьев растений тысячелистника и грушанки на теп ловыделение приходилось в среднем 60% энергии дыхания. По величи не данного показателя верхушки корневищ тысячелистника не отлича лись от листьев. Корневища грушанки характеризовались довольно низкой величиной q/455Rco2.

Световой режим местообитания существенно не повлиял на эффек тивность использования образуемой при дыхании энергии у растений живучки. Величина соотношения q/455Rсо2 молодых листьев теневых и световых растений находилась в пределах 0.4-0.5.

Побеги древесных в ранневесенний период. Изучение изменения ско рости q и Rсо2 у побегов на начальных этапах внепочечного роста в диапазоне 5-35 °С позволило оценить влияние термического фактора на Тепловыделение (q мкВт/ мг), дыхание (455Rco2 мкВт/мг) и их соотношение у органов культурных и дикорастущих растений Растения Орган q 455 Rco2 q/455 Rco Ячмень с. Дина Проростки 16.0 ± 6.0 40.9 ± 4.5 0.39 ± 0. Ячмень с. Нов ичок Проростки 18.0 ± 4.0 33.6 ± 4.5 0.53 ± 0. Пшеница Растущий лист 1 22.8 ± 6.7 50.0 ± 13.6 0.45 ± 0. 2 10.8 ± 1.9 54.6 ± 9.1 0.20 ± 0. 3 6.4 ± 1.3 18.6 ± 3.6 0.34 ± 0. Завершив ший рост лист 1 10.9 ± 2.8 36.8 ± 4.5 0.30 ± 0. 2 8.2 ± 2.28 28.6 ± 9.1 0.29 ± 0. 3 19.1 ± 5.8 59.1 ± 4.5 0.32 ± 0. Тысячелистник Лист 16.0 ± 1.6 27.3 ± 2.2 0.59 ± 0. обыкновенный Корневище 23.5 ± 3.8 40.9 ± 4.5 0.57 ± 0. Грушанка Лист 11.0 ± 0.9 16.8 ± 0.9 0.65 ± 0. круглолистная Корневище 2.3 ± 1.0 9.5 ± 1.8 0.24 ± 0. Ж ивучка ползучая Лист 7.1 ± 1.2 18.2 ± 2.7 0.39 ± 0. Примечание: 1 – базипетальная, 2 – средняя, 3 – акропетальные части листа.

соотношение q/455Rсо2 развернувшихся почек. Побеги с. обыкновен ной демонстрировали разную зависимость q и Rсо2 от температуры (см.

рис. 4). В результате доля q от 455Rсо2 закономерно изменялась (рис. 5).

На кривой выделяется диапазон 5-30 °С, где доля тепловой диссипации энергии меньше 1. При повышении температуры от 30 до 35 °С тепло вая диссипация резко возрастает и почти вдвое превышает количество образуемой в дыхании энергии. Следует отметить, что при 5-10 °С соот ношение q/455Rсо2 было наименьшим (0.34-0.46), тогда как в диапазо не 15-30 °С варьировало в пределах 0.57-0.78.

Сходную картину наблюдали и у с. венгерской. Но теплопродук ция почек с. венгерской повышалась более равномерно, а дыхание ста билизировалось в диапазоне 25-35 °С. Доля q от 455Rсо2 была наимень шей, 0.57-0.66, в диапазоне 5-10 °С. Величина q/455Rсо2 возрастала до 1.0 с повышением температуры до 30 оС. При 35 °С тепловая диссипа ция в 1.3 раза превышала количество энергии, образуемой в дыхании.

У почек брусники продукция энергии в дыхании возрастала в 1. раза с повышением температуры от 5 до 25 °С. Резкие изменения, выра зившиеся в подъеме и последующем снижении этого показателя, отме чали в диапазоне от 25 до 35 °С. Теплопродукция усиливалась с повы шением температуры от 5 до 35 °С более или менее равномерно. Доля q от 455Rсо2 была наименьшей, 0.15, при 5 °С. В диапазоне 5-15 °С вели чина q/455Rсо2 повышалась почти вдвое, а при температуре 20-30 °С достигала 50%. Резкий подъем соотношения q/455Rсо2 имел место при прогревании развернувшихся почек от 30 до 35 °С. При самой высокой температуре теплопродукция в 20 раз превышала количество образуе мой в дыхании энергии.

Syringa vulgaris Vaccinium vitis-idaea Populus nigra 1. 3.0 1. 1. 2.5 0. 1. q/455Rco 1. 2. q/455Rco q/455Rco 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0.4 0. 0. 0. 5 10 15 20 25 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30.

Syringa josikaea Vaccinium myrtillus 2.0 0. 1. q/455Rco q/455Rco 0. 1. 0. 0. 0. 0 5 10 15 20 25 30 35 5 10 15 20 25 30,, Рис. 5. Температурная зависимость соотношения дыхания и тепловыделения у побегов на раннем этапе внепочечного роста.

Метаболизм развернувшихся почек черники подавлялся высокой температурой. Летальным для них оказалось прогревание до 35 °С, о чем свидетельствуют отрицательные значения теплопродукции и дыха ния. При 30 °С доля q от 455Rсо2 составляла около 0.84. Доля тепловой диссипация энергии снижалась с уменьшением температуры и при 5 10 °С не превышала 20%.

Доля q от 455Rсо2 у развернувшихся вегетативных почек тополя на всем диапазоне от 5 до 30 °С была ниже 1. Величина q/455Rсо2 состав ляла при 5-10 °С около 0.2. Доля q повышалась до 80% с увеличением температуры до 20 °С. В диапазоне температуры 20-30 °С у почек топо ля выявлено небольшое снижение соотношения q/455Rсо2.

Итак, нами установлено, что в физиологически оптимальных усло виях доля тепловой диссипации энергии в молодых интенсивно расту щих органах и тканях не превышает 60-70%, а у большинства объек тов составляет менее 50%. Температура оказывает разное влияние на компоненты энергетического баланса и их соотношение. На начальном этапе внепочечного роста побегов повышение температуры приводило к усилению термогенеза и возрастанию доли q от 455Rсо2.

3.5. Дыхание, тепловыделение и запасание энергии С позиций термодинамики диссипированная в виде тепла энергия считается потерянной для биологической системы безвозвратно. Дыха ние непрерывно компенсирует потери и поддерживает определенный энергетический уровень клеток. Полученные нами количественные дан ные о скорости дыхания и тепловыделения позволяют судить о запаса нии энергии в процессе жизнедеятельности растений.

Проростки, листья, верхушки корневищ. Трехсуточные проростки ячменя запасали в среднем около 20 мкВт/мг энергии (рис. 6). Проро стки с. Дина несколько превышали с. Новичок по абсолютной и отно сительной скорости запасания энергии. Способность проростков запа сать энергию падала с возрастом. Присутствие в среде МФК приводило к стимуляции теплопродукции, но благодаря усилению дыхания запа сание энергии в присутствии ксенобиотика не снижалось, а повыша лось.

Наши результаты дополняют сведения о наличии физиологичес ких градиентов вдоль молодого растущего листа злаков. Установлено, что у пшеницы наименьшим запасанием энергии характеризовалась вер хушка листа. К запасанию энергии был 50 способен и функционально зрелый, за 45 вершивший рост лист пшеницы: ско рость запасания энергии составляла 20-30 мкВт/мг или 70% от произве / денной в дыхании.

15 * Рис. 6. Количество произведенной в ды * хании (белые столбики) и количество запасае мой энергии (залитые столбики) у проростков 3 ячменя с. Дина (а) и Новичок (б).

, Среди растений природной флоры наиболее активно производили и запасали энергию листья тысячелистника. По сравнению с грушанкой они запасали в 1.5 раз больше энергии. Листья живучки занимали про межуточное положение. Различия между видами сохранялись и при выражении величины запасаемой энергии в относительных единицах.

По относительным величинам запасания энергии молодые листья ди корастущих растений были сопоставимы с листьями культурных рас тений (пшеница).

Как было показано выше, верхушки корневищ грушанки и тыся челистника сильно отличались по скорости дыхания и теплопродук ции. Однако различия между видами по абсолютной скорости запаса ния энергии выражены слабее, а по доле запасенной энергии подзем ные побеги грушанки даже превосходили таковые тысячелистника (рис.

7). Важно также отметить, что верхушки подземных побегов (корне вищ) исследованных видов растений не уступали по интенсивности за пасания энергии надземным органом (молодой лист).

Запасание энергии побегами в ранневесенний период. Начало рас пускания почек деревьев, кустарников и кустарничков приходится на период со среднесуточной температурой не выше 10 °С. По нашим дан ным, побеги на начальном этапе внепочечного роста характеризовались сравнительно высокой дыхательной активностью при пониженных тем пературах. При температуре 5-10 °С развернувшиеся почки брусники запасали энергию со скоростью 20-25 мкВт/мг (рис. 8) и были сопоста вимы по этому показателю с проростками ячменя, культивируемыми при 20 °С.

Следует отметить, что абсолютное количество запасаемой энергии оставалось примерно на одном и том же уровне в диапазоне 5-25 °С. С увеличением температуры до 30 °С оно возрастало, в основном, благода ря усилению продуцирования энергии в дыхании. Дальнейшее прогре вание приводило к прекращению энергозапасания, что свидетельствует о резком нарушении энергетического баланса в почках брусники. Влия ние температуры проявлялось в снижении доли запасаемой энергии.

Так, при 5-15 °С запасалось примерно 80% энергии, при 20-25 °С около 50%, а при 35 °С баланс был отрицательным, поскольку дыхание не покрывало поте ри энергии в процес 35 се теплопродукции.

Сходные закономер 25 / / Рис. 7. Количество 20 произведенной в дыха нии (белые столбики) и * * запасаемой энергии (за литые столбики) в листь 5 ях и верхушках корневищ Achillea millefolium (1) и 1 2 1 2 Pyrola rotundifolia (2).

Syringa vulgaris Populus nigra Vaccinium vitis-idaea 90 70 80 1 60 60 50 / / / 40 30 30 20 10 0 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 35 5 10 15 20 25, Vaccinium myrtillus Syringa josikaea 50 1 40 Рис. 8. Количество / / 30 произведенной в дыха нии (1) и запас аемой энергии (2) в побегах ра 10 2 стений на раннем этапе внепочечного роста при 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 разной температуре.

.

, ности были установлены и для развернувшихся почек близкородствен ного вида – черники. Черника была более чувствительна к высокой тем пературе, энергетический баланс развернувшихся почек был отрица тельным при температуре немногим выше 30 °С.

В ранневесенний период при 5-15 °С количество запасаемой энер гии у раскрывшихся почек с. обыкновенной составляло в среднем мкВт/мг. Повышение температуры от 15 до 20 °С усиливало скорость энергозапасания в два раза. Этот уровень сохранялся в диапазоне 20 30 °С. Дальнейшее повышение температуры приводило к резкому сни жению, а затем и прекращению запасания энергии. Доля запасаемой энергии от произведенной в дыхании была наибольшей, 60%, при 5 10 °С, а с подъемом температуры до 20 °С и выше снижалась примерно в два раза.

Раскрывшиеся почки с. венгерской запасали меньше энергии по сравнению с с. обыкновенной. В диапазоне 5-25 °С скорость энергозапа сания возрастала от 4 до 7 мкВт/мг, а при 30 °С запасание энергии практически прекращалось, несмотря на то, что образование энергии в дыхании достигало максимальных значений, 45 мкВт/мг. У с. венгер ской доля запасенной побегами энергии была существенно ниже, чем у с. обыкновенной, и составляла 30-40% при 5-10 °С и около 20% при 20 °С. Резкое снижение относительного количества запасаемой побега ми энергии наблюдалось в диапазоне 25-30 °С. При 30-35 °С энергети ческий баланс в побегах с. венгерской был отрицательным.

У почек тополя скорость запасания энергии в диапазоне 5-25 °С была сравнительно небольшой (4-8 мкВт/мг). Существенное повыше ние (в три раза) запасания энергии, преимущественно за счет усиления ее образования в дыхании, отмечали при 30 °С. При высокой темпера туре доля запасаемой энергии составляла около 50%, тогда как при 5 10 °С достигала 90% от произведенной.

Таким образом, абсолютное количество запасаемой энергии колеб лется в широких пределах в зависимости от типа и возраста ткани, видо- и сортоспецифично. Выявлены закономерности изменения скоро сти запасания энергии в развернувшихся почках от температуры.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 4.1. Дыхание и запасание энергии Дыхание – центральное звено массо- и энергообмена растений, обес печивает их функционирование как открытой системы. Изучение ды хания позволяет оценить функциональную активность и направленность метаболизма растений (Жолкевич 1968;

Семихатова, 1974, 1990). В литературе накоплен большой массив данных о том, что высокая ин тенсивность дыхания свойственна наиболее молодым, активно расту щим органам и тканям (см. Головко, 1999). Это обусловлено их росто выми потребностями, затратами энергии на синтез структурной био массы, значительную долю которой составляют белки. Влияние внут ренних и внешних факторов на дыхание молодых растений зависит от того, в какой мере они способны активировать или тормозить ростовые процессы.

Разработано немало методов оценки дыхательной активности. В настоящее время чаще всего скорость дыхания измеряют с помощью ИК-газоанализаторов по выделению растением СО2. Для достижения целей нашего исследования было необходимо обеспечить получение данных о дыхательной активности и теплопродукции одних и тех же растительных образцов с небольшой массой в достаточно короткие сро ки. Поэтому мы использовали микрокалореспирометрический метод, который еще не нашел широкого применения в физиологии растений.

Анализ результатов других авторов (см. Lamprecht, Schmolz, 2004) по казывает, что величины скорости дыхания растительных объектов ва рьируют в пределах от 0.002 до 0.1 нмольСО2/мг с. С одной стороны, это отражает видовые различия, с другой – обусловлено широким диа пазоном температур, при которых проводились определения. При сред ней температуре 20-25 °С скорость дыхания большинства видов состав ляла 0.02-0.04 нмольСО2/мг с, что эквивалентно 3-6 мг СО2/г ч. Среди наших объектов сравнительно высокой скоростью дыхания, 0.07-0. нмольСО2/мг с (11-14 мг СО2/г ч), характеризовались трехсуточные проростки ячменя. Максимальные величины, 0.11-0.13 нмольСО2/мг с, были зарегистрированы у листьев пшеницы. Скорость дыхания листь ев дикорастущих растений была ниже и составляла 0.03-0.06 нмоль СО2/мг с. Нами впервые представлены данные по дыханию и тепловы делению развернувшихся почек кустарничков – брусники и черники.

При 10-15 °С скорость дыхания у этих видов равнялась 0.06-0.08 нмоль СО2/мг с (10-12 мг СО2/г ч). Другими словами, на ранних этапах внепо чечного роста побеги брусники и черники были сравнимы по дыхатель ной активности с трехсуточными проростками ячменя при 20 °С. Дыха ние развернувшихся почек сиреней было заметно ниже (0.04-0.06 нмоль СО2/мг с). Самой низкой дыхательной активностью, 0.02-0.03 нмоль СО2/мг с (3-5 мг СО2/г ч), отличались почки тополя. Полученные нами данные по дыханию растительных объектов сопоставимы с величина ми, приводимыми другими авторами.

Исследуемые образцы были представлены наиболее молодыми, ин тенсивно растущими органами растений. Поэтому их дыхание можно рассматривать как процесс, характеризующий катаболизм и анаболизм.

В процессе катаболизма углерод дыхательного субстрата окисляется до CО2, а заключенная в нем энергия запасается в форме DmН+, АТФ и НАДН. В процессе анаболизма углерод субстрата включается в биомас су. Часть извлекаемой при окислении дыхательного субстрата энергии рассеивается в окружающую среду в виде тепла. Микрокалориметрия позволяет оценить количественно тепловую диссипацию энергии в жи вых системах. Наши данные показывают, что величина q варьировала в широких пределах, 1-70 мкВт/мг, в зависимости объекта и темпера туры. Самая низкая скорость q была зарегистрирована у почек тополя при температуре 5 °С, наибольшая величина – у почек с. обыкновен ной при 35 °С. В диапазоне 15-20 °С большинство данных по теплопро дукции укладывалось в пределах 7-25 мкВт/мг.

Считается, что 90% генерируемого молодыми тканями метаболи ческого тепла образуется при восстановлении О2 в митохондриях (Hopkin, 1991). Анализ наших данных выявил прямую связь между дыханием и теплопродукцией при умеренной температуре 15-20 °С (рис. 9). Кривая отсекает на оси ординат отрезок, равный 3 мкВт/мг, указывая на то, что образование какой-части тепла, возможно, не связано с дыханием.

Это согласуется с мнением В.Н. Жолкевича (1963, 1968) о том, что выде ляемую теплоту следует рассматривать как суммарное выражение обус ловленной всем ходом жизнедеятельности убыли внутренней энергии живой системы. По нашей оценке у объектов с интенсивным дыханием эта доля не превышает 10%, у объектов с низкой дыхательной активнос тью может достигать 30% от количества образуемой в дыхании энергии.

Коэффициент 0.39 в уравнении регрессии отражает наклон кривой к оси абсцисс и измеряет индивидуальный вклад дыхания в тепловыде ление. Таким образом, анализ по лученных данных на основе ре грессии показывает, что у молодых органов и тканей в физиологичес ки оптимальных условиях в сред нем только 40% энергии продуци руемой дыханием диссипирует в виде тепла.

/ Зависимость тепловыделения от дыхания модулируется темпера q, турой. В опытах с развернувшими ся почками разных видов растений = 0.39 + 3. r = 0. 10 20 30 40 50 60 Рис. 9. Связь метаболического тепло выделения с дыханием.

Rco2, / нами показано, что прямая связь нарушается при высокой температуре (свыше 25 °С), в основном за счет подавления дыхания. В литературе отмечены различия в температурной зависимости дыхания интенсивно растущих и завершивших рост растений (Куперман, 1976, 1984). Это обусловлено присутствием в дыхании растущих тканей составляющей, чувствительной, как и ростовые процессы, к низким и высоким темпе ратурам. По нашим данным, Q10-20 дыхания (2.3-2.7) развернувшихся почек двух видов сирени было в 1.5-2 раза выше по сравнению с Q20- (1.1-1.4). Почки брусники и черники характеризовались сравнительно активным дыханием при температуре 5-15 °С и слабее реагировали на ее повышение от 15 до 25 °С. За резким подъемом дыхания почек брус ники при 30 °С следовало его полное подавление при 35 °С. Такую же депрессию дыхания отмечали у почек черники в диапазоне температу ры 30-35 °С. По нашему мнению, это отражает физиологическую адап тацию роста вновь формируемых побегов к пониженным температурам ранневесеннего периода. Можно полагать, что подавление дыхания высокой температурой обусловлено нарушением метаболизма развер нувшихся почек.

Установлено, что q развернувшихся почек более устойчиво к супе роптимальной для дыхания температуре. По-видимому, с увеличением температуры происходит усиление экзотермических процессов (распад деградирующих структур, рекомбинация свободных радикалов и др.).

Показано, что повышение температуры приводит к нарушению общего метаболизма вследствие изменения свойств мембран, белков, активи рует перекисное окисление липидов, усиливает диссипацию протонно го градиента, нарушает сопряженность процессов окисления и фосфо рилирования, индуцирует образование защитных белков теплового стрес са (Альтергот, 1937;

Александров, 1975;

Levitt, 1972;

Генкель, 1982;

Семихатова, 1990;

Курганова, 2001;

Веселов, 2001, Косаковская, 2008).

По мнению ряда авторов (Жолкевич, 1968;

Кридл и др., 1996;

Criddle et al., 1997;

Ranke et al., 1991;

McCarlie et al., 2003;

Лосева и др., 2003) усиление тепловыделения и/или резкое изменение соотношения тепло выделения и дыхания в пользу тепловыделения может служить при знаком изменений в метаболизме или нарушения клеточных структур.

В опытах с проростками ячменя сорта Новичок мы выявили усиле ние дыхания и тепловыделения при действии МФК. При этом скорость роста побегов практически не изменялась, а корней снижалась только при высокой концентрации МФК. Однако расчеты указывают на повы шение количества запасаемой энергии. Мы связываем потребление до полнительной энергии с активацией процессов, направленных на под держание целостности и функциональной активности клеток в услови ях стресса. По полученным ранее в нашей лаборатории данным (Ого родникова и др., 2004, 2007), инкубация растений на растворах МФК 0.001 и 0.01 моль/л приводила к усилению липопероксидации, что указывает на окислительный стресс. Таким образом, изменение дыха ния, тепловыделения и их соотношения при неблагоприятных воздей ствиях отражают нарушение энергетического баланса растений и сви детельствуют об изменении их функционального состояния.

4.2. Дыхание, тепловыделение и рост растений Анализ данных показал, что в норме растения запасают в расту щих органах и тканях в среднем от 40 до 70% образованной в дыхании энергии. Запасание энергии в проростках, молодых листьях, верхуш ках побегов и развернувшихся почках можно связать с ростом. Связь роста с накопления потенциальной энергии отмечали давно. В свое вре мя И.И. Шмальгаузен определил рост как увеличение биомассы, обус ловленное возрастанием свободной энергии, которую клетка может ис пользовать для выполнения химической, осмотической и механичес кой работы. Л.Д. Хансен с соавт. (Hansen et al., 1994) разработали и успешно применили термодинамическую модель, связывающую рост с дыханием и тепловыделением. По модели скорость роста равна скорос ти запасания энергии или разности между количеством образованной в дыхании энергии и теплопродукцией. Скорость роста тем выше, чем дыхание больше тепловыделения. Когда тепловыделение превышает дыхание, скорость роста становится отрицательной. Это означает, что рост прекращается.

Мы применили данную модель и выявили, что проростки более скороспелого и урожайного сорта ячменя Дина запасали несколько боль ше энергии и, следовательно, отличались большей скоростью роста.

Проростки с. Новичок проявляли устойчивость к действию МФК и со храняли способность к росту в ее присутствии. Микрокалориметричес кие данные показали увеличение скорости роста в единицах запасания энергии, что не согласуется с результатами прямых измерений биомас сы. Мы связываем увеличение продуцирования энергии (дыхания) и запасания энергии с затратами на адаптацию и репарацию.

Известно, что скорость роста сильно меняется в онтогенезе и сни жается с возрастом. Наши данные показывают, что шестисуточные проростки в 5 раз уступали трехсуточным по скорости роста. Это было больше связано с уменьшением дыхания, чем с изменением теплопро дукции. У растущего листа пшеницы скорость роста базальной части была существенно (в 4 раза) выше, чем в апикальной. Это обусловлено деятельностью интеркалярных меристем и отражает градиент по степе ни дифференцированности клеток от основания к верхушке.

Конкурентоспособность видов в растительных сообществах во мно гом зависит от способности к интенсивному росту. Одним из ключевых признаков, отличающих виды растений с разным типом экологической стратегии, является относительная скорость роста (Grime et al., 1988).

Мы использовали данные по дыханию и тепловыделению для характе ристики роста тысячелистника (вида с преобладанием конкурентно-ру деральных свойств) и грушанки (стресс-толерант). Тысячелистник от личался от грушанки более интенсивным запасанием энергии и рос том листьев и корневищ. В эквивалентах запасенной энергии скорость роста молодых листьев и корневищ тысячелистника составляла 10 и мкВт/мг соответственно, что в два раза больше, чем у грушанки. Та ким образом, с помощью микрокалореспирометрии нам удалось выя вить физиологические основы проявления видами разных типов жиз ненной стратегии.

4.3. Температурная зависимость дыхания, тепловыделения и рос та побегов в ранневесенний период Брусника и черника – кустарнички рода Vaccinium являются ти пичным компонентом почвенного покрова таежных лесов, для них ха рактерна широкая экологическая амплитуда. Наши результаты пока зали, что рост побегов обоих видов в диапазоне 5-25 °С изменяется мало, при этом брусника несколько превышала чернику. Существенные раз личия проявлялись при 30 °С: у брусники рост усиливался, а у черники подавлялся. Увеличение расчетной скорости роста побегов брусники при прогревании до 30 °С обусловлено возрастанием интенсивности дыхания, что, по нашему мнению, отражает не усиление роста, а нару шение метаболизма под действием высокой температуры. Наши дан ные показывают, что в ранневесенний период рост побегов брусники и черники поддерживается на сравнительно высоком уровне в широком диапазоне температуры (5-25 °С). Наибольшая эффективность запаса ния энергии наблюдается в диапазоне 5-15 °С, включающем среднеме сячную температура мая, которая составляет около 10 °С. Это позволя ет заключить, что метаболизм и рост побегов видов рода Vaccinium хорошо приспособлен к низким положительным температурам ранне весеннего периода.

Фенологические наблюдения (Скупченко, 1998, 2003) свидетель ствуют об определенных различиях между видами рода Syringa, про шедшими длительный период адаптации на Севере в условиях культу ры. В литературе нам не удалось обнаружить данных о температурной зависимости роста побегов сиреней в весенний период после распуска ния почек. Метод калориметрии позволил оценить температурную за висимость роста и сопоставить виды сирени. Побеги обоих видов спо собны расти в широком диапазоне температуры, от 5 до 30 °С. Рост побегов с. венгерской начинает тормозиться при 25 °С, а полное прекра щение роста происходит при 30 °С. Сирень обыкновенная характеризо валась более быстрым ростом, особенно в области 20-30 °С, что позволя ет считать ее более требовательным к теплу видом. В благоприятные годы это приводит к раннему цветению. В мае в период быстрого роста вегетативных побегов, скорость роста при низких положительных тем пературах (5-10 °С) достигает у с. венгерской 50%, а у с. обыкновенной не превышает 30% от величины, зарегистрированной в зоне оптималь ных температур.

В заключение следует отметить, что полученные данные о дыха нии и тепловыделении существенно расширяют и углубляют наши пред ставления об энергетике растений. Показана связь между дыханием и тепловыделением, выявлено изменение соотношения дыхания и тепло выделения в зависимости от внутренних и внешних факторов. Установ лено, что термодинамическая модель, связывающая рост с дыханием и тепловыделением, в целом, адекватно отражает особенности роста мо лодых органов и тканей исследованных видов растений. Вместе с тем, модель ограниченно применима, когда растения испытывают стрессор ные воздействия.

ВЫВОДЫ 1. Установлено, что в норме интенсивному дыханию молодых орга нов и тканей растений соответствует высокая скорость теплопродук ции. Зависимость тепловыделения от дыхания аппроксимируется урав нением линейной регрессии. В процессе теплопродукции диссипирует в среднем 40% продуцируемой при дыхании энергии.

2. Впервые выявлены закономерности влияния температуры на ды хание и теплопродукцию развернувшихся почек представителей рода Vaccinium и Syringа. Показано, что с увеличением температуры от 5 до 35 °С тепловыделение повышается, а дыхание подавляется высокой тем пературой. Прямая связь между дыханием и тепловыделением почек сохраняется в диапазоне 5-25 °С.

3. В ранневесенний период формирующиеся побеги Vaccinium vitis idaea и V. myrtillus способны к росту в диапазоне температуры от 5 до 30 °С. Максимальное количество и эффективность запасания энергии в побегах на ранних этапах внепочечного роста наблюдаются при темпе ратуре 5-10 °С. По уровню метаболической активности при низких по ложительных температурах побеги брусники и черники не уступали проросткам ячменя в оптимальных условиях роста (20 °С). Это отража ет высокую степень соответствия метаболизма представителей рода Vaccinium климатическим условиям ранневесеннего периода.

4. Формирующиеся побеги Syringa vulgaris характеризовались бо лее интенсивным ростом и эффективностью запасания энергии по срав нению с побегами Syringa josikaea, особенно при температуре 15-25 °С.

В благоприятные по температурному режиму годы это способствует более раннему цветению сирени обыкновенной.

5. Впервые выявлены различия в скорости дыхания, тепловыделе ния и запасания энергии у видов с разным типом жизненной стратегии.

Молодые листья и верхушка подземных побегов (корневищ) Achillea millefolium, вида с конкурентно-рудеральным типом стратегии и высо кой скоростью роста, характеризовались более интенсивным дыханием и тепловыделением по сравнению с Pyrola rotundifolia, вида со стресс толерантным типом стратегии и низкой скоростью роста.

6. Установлено, что усиление дыхания и теплопродукции пророст ков ячменя в присутствии ксенобиотика – метилфосфоновой кислоты не приводило к снижению эффективности запасания энергии и роста.

Это позволяет связать усиление энергетического обмена с затратами на адаптацию и поддержание функциональной целостности клеток в усло виях окислительного стресса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК:

Малышев Р.В., Скупченко Л.А., Головко Т.К. Рост и устойчивость Syringa vulgaris L. и Syringa josikaea Jacq. в условиях таежной зоны Республики Коми // Растительные ресурсы, 2009. Вып. 3. С. 44-50.

Бойко Б.Н., Малышев Р.В., Огородникова С.Ю., Соломина З.Ф.

Дифференциальный микрокалориметр для исследования процессов ме таболизма в живых структурах и его применение в физиологии расте ний // Научное приборостроение, 2009. Т. 19. № 1. С. 36-44.

В прочих изданиях:

Далькэ И.В., Малышев Р.В., Огородникова С.Ю. Использование микрокалориметрии для характеристики активности метаболизма рас тений ячменя (сорт Новичок) в норме и при стрессе // Актуальные проблемы биологии и экологии: Матер. докл. Х молодеж. науч. конф.

Сыктывкар, 2003. С. 69-70.

Малышев Р.В., Огородникова С.Ю. Влияние метилфосфоновой кис лоты на дыхательный метаболизм и рост проростков ячменя сорт Нови чок // Актуальные проблемы регионального экологического монито ринга: научный и образовательный аспекты. Матер. Всерос. науч. шко лы. Киров, 2005. С. 89-90.

Малышев Р.В. Применение калориметрии для характеристики ме таболизма растений // Актуальные проблемы биологии и экологии:

Матер. докл. XIII молодеж. науч. конф. Сыктывкар, 2007. С. 159-161.

Малышев Р.В., Далькэ И.В., Бачаров Д.С. Температурная зависи мость скорости роста побегов у трех видов древесно-кустарниковых растений // Актуальные проблемы биологии и экологии : Матер. докл.

I (XIV) Всерос. молодеж. науч. конф. Сыктывкар, 2007. С. 143-145.

Малышев Р.В., Скугорева С.Г., Огородникова С.Ю. Стрессорные эффекты ртути (II) и метилфосфоновой кислоты на функциональный статус растений Hordeum distichum L. сорта Новичок в условиях вод ной культуры // Современная физиология растений: от молекул до эко систем. Матер. докл. междунар. конф. (в трех частях). Часть 2. Сык тывкар, 2007. С. 261-263.

Козлова Я.Э., Малышев Р.В., Гармаш Е.В. Дыхание и тепловыде ление проростков яровой пшеницы в присутствии специфического ин гибитора цитохромной оксидазы // Матер. школы-семинара «Биоми ка – наука XXI века. Уфа, 2007. С. 63-66.

Малышев Р.В. Температурная зависимость роста побегов двух ви дов рода Vaccinium на этапе перехода к внепочечному росту // Принци пы и способы сохранения биоразнообразия: Матер. III Всерос. науч.

конф. Йошкар-Ола–Пущино, 2008. С. 431-433.

Маслова С.П., Малышев Р.В. Сравнительное изучение метаболи ческой активности Achillea millefolium и Pyrola rotundifolia // Матер.

докл. I Всерос. молод. науч. конф. «Молодежь и наука на Севере» Т.III:

XV Всерос. молод. науч. конф. «Актуальные проблемы биологии и эко логии». Сыктывкар, 2008. С. 180-182.

Малышев Р.В., Головко Т.К., Скупченко Л.А. Температурная зави симость роста почек растений Syringa vulgaris L. и Syringa josikaea Jacq. (OLEACEAE) в условиях подзоны средней тайги Республики Коми // Эколого-популяционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование. Матер. X междунар. симп. Сыктыв кар, 2008. С. 115-117.

Маслова С.П., Малышев Р.В. Физиологические механизмы регуля ции роста корневищ (на примере Mentha arvensis L.) // Актуальные проблемы биологии и экологии: Матер. докл. XVI Всерос. молодеж.

науч. конф. Сыктывкар, 2009. С. 127.

Лицензия № 19-32 от 26.11.96 г. КР 0033 от 03.03.97 г.

Тираж 100 Заказ 45(09) Информационно-издательский отдел Учреждения Российской академии наук Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д.

 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.