Влияние обработки регуляторами роста на устойчивость растений кукурузы к гипо - и гипертермии (стр. 2 )

Препарат цитодеф положительно повлиял на прорастание семян, рост корня и побега кукурузы гибрида РОСС 299 МВ при температурах 25°С и 16°С, особенно в концентрации 10–9 М. Выход электролитов из высечек листьев подвергнутых охлаждению проростков (а также КП) были самыми низкими при обработке цитодефом в концентрации 10-9 М. Это свидетельствует о высокой термопротекторной эффективности синтетических цитокининовых препаратов.

Сходные эффекты уменьшения проницаемости клеточных мембран и образования МДА получены в опытах с обработкой молодых растений кукурузы гибрида РОСС 199 МВ тидиазуроном (10-8 М) и цитодефом (10-7 М/л) перед 24-часовым воздействием температуры 2ºС. Более эффективным при обработке растений перед гипотермией оказался цитодеф.

Рис. 2. Коэффициент повреждаемости клеток листьев кукурузы, обработанной разными концентрациями тидиазурона, после воздействия температуры 43°С (А) или 3°С (Б).

Влияние эпибрассинолида на устойчивость кукурузы к неблагоприятным температурам. После обработки семян гибрида Коллективный 172 МВ растворами ЭБ (от 10-7 до 10-10 М) наблюдали тенденцию к повышению энергии прорастания и всхожести при концентрациях 10-8–10-10 М ЭБ. Воздействие температур 43°С или 3°С приводило к снижению роста корней и побегов относительно 25°С; обработка ЭБ почти во всех вариантах показала тенденцию к усилению роста, максимально при 10-10 М. Степень повреждения листовой поверхности после прогрева проростков была самой низкой вследствие обработки 10-10 М ЭБ, после охлаждения – 10-8 и 10-10 М. Прирост осевых органов был максимальным при концентрации 10-9 М ЭБ в условиях оптимальной температуры, 10-9 М (прирост корня) и 10-10 М (прирост побега) после повышенных температур (43°С), и 10-9 М ЭБ в последействии охлаждения (3°С) (табл. 2).

Предпосевная обработка эпибрассинолидом способствовала снижению индуцированного температурой выхода ионов из клеток (особенно в концентрации 10-10 М). Величина КП после прогрева или охлаждения в вариантах с обработкой ЭБ была на уровне водного контроля или ниже его. В последействии теплового стресса величина КП снижалась прогрессирующе с уменьшением концентрации ЭБ. При действии пониженной температуры ЭБ был высокоэффективен в дозах 10-9 и 10-10 М. Таким образом, термопротекторная эффективность препарата ЭБ (по состоянию клеточных мембран) наиболее высока в наномолярной дозе 10-10 М.

Таблица 2

Влияние регулятора роста эпибрассинолида на прирост осевых органов кукурузы гибрида Коллективный 172 МВ в последействии обработки различными температурами

Концент-рация, М	Температура	Прирост корня	Прирост побега
мм	% к исх.	мм	% к исх.
0 (Н2О)	25°С	97±14,8	167	272±16,7	402
10-8	104±15,1	139	266±22,3	408
10-9	183±23,2	428	344±13,4	638
10-10	179±17,4	264	323±25,1	614
0 (Н2О)	43°С	67±11,7	116	201±14,8	297
10-8	69±12,4	92	216±19,1	330
10-9	114±22,1	267	288±22,9	534
10-10	154±26,3	227	331±11,7	629
0 (Н2О)	3°С	64±9,7	110	242±19,5	358
10-8	122±19,1	162	227±17,1	347
10-9	165±22,9	386	272±11,8	505
10-10	170±17,6	251	243±12,4	462

Влияние Рибав-Экстра на устойчивость растений к неблагоприятным температурам. Рибав-Экстра – препарат, который стимулирует развитие микоризы, усиливая рост корневой системы и улучшая состояние растений [Толмачева, Михеева, 2008]. Оптимальной для прорастания семян кукурузы гибрида Коллективный 172 МВ (как при оптимальной, так и пониженной температурах) оказалась концентрация РЭ 1 мкл/л, где наблюдали повышение энергии прорастания и всхожести относительно контроля, а также увеличение длины корня и побега. Препарат РЭ положительно повлиял на состояние растений кукурузы после температурного стресса (43 или 3°С). В последействии охлаждения длина корня была максимальной в варианте 1 мкл/л РЭ, побега – от 0,1 до 10 мкл/л РЭ. После экспозиции растений при 43°С обработка РЭ также проявила тенденцию к улучшению роста осевых органов и листьев, снижению степени повреждения листовой поверхности, наиболее эффективно при дозе РЭ 1 мкл/л. Предпосевная обработка некоторыми концентрациями РЭ способствовала снижению индуцированного температурой выхода электролитов из клеток (особенно в дозе 0,1 мкл/л). Расчет КП показал высокую эффективность препарата Рибав-Экстра в концентрации 0,1 мкл/л как сразу после прогрева или охлаждения, так и в последействии неблагоприятной температуры (рис. 3).

Интенсивность ПОЛ, выраженная в % к водному контролю, изменялась в проростках кукурузы при обработке РЭ (табл. 3). При комнатной температуре минимальный уровень ПОЛ отмечен при концентрации Рибав-Экстра 0,1 мкл/л. Однако после воздействия пониженной и повышенной температур более эффективными оказались концентрации 100 мкл/л (для обеих температур), а также 0,01 (3°С) и 0,0001 мкл/л (43°С).

Рисунок 3. Коэффициент повреждаемости листьев кукурузы гибрида Коллективный 172 МВ, обработанной разными концентрациями препарата Рибав-Экстра, после воздействия температуры 43°С (А) или 3°С (Б).

Таблица 3

Интенсивность ПОЛ (% к водному контролю) молодых растений кукурузы гибрида РОСС–299 в зависимости от концентраций регулятора роста Рибав-Экстра и температуры

Концентрация Рибав-Экстра, мкл/л	Температурный вариант опыта, ºC
25	3	43
0,0001	173 ± 10	179 ± 8	60 ± 5
0,001	193 ± 13	128 ± 5	140 ± 7
0,01	80 ± 5	86 ± 5	93 ± 5
0,1	73 ± 5	107 ± 6	101 ± 5
1	87 ± 5	107 ± 6	82 ± 5
10	120 ± 8	93 ± 5	61 ± 5
100	180 ± 10	43 ± 4	43 ± 5

Таким образом, на основании анализа действия и последействия температурных стрессоров на клеточные мембраны можно видеть термопротекторный эффект препарата РЭ, наиболее значительный – в нанодозе 0,1 мкл/л.

Влияние иммуноцитофита на устойчивость растений кукурузы гибрида РОСС 299 МВ к гипо - и гипертермии. При подборе эффективных концентраций ИЦФ использовали диапазон от 2×10-12 М до 2×10-7 М. Положительное влияние ИЦФ на рост корней и побегов кукурузы выявлено при пониженной (3ºC) температуре, наиболее эффективной оказалась концентрация 2×10-10 М. При повышенной температуре (44ºC) обработка ИЦФ не оказала эффекта. По интенсивности ПОЛ, как косвенного признака повреждений, при пониженных температурах эффективны были две концентрации – 2×10-12 и 2×10-10 М, при повышенной температуре – только доза 2×10-12 М. При выражении интенсивности ПОЛ в процентах к температурному контролю лучший результат показал препарат в дозах 2×10-12 и 2×10-10 М (рис. 4).

Рисунок 4. Влияние различных концентраций регулятора роста Иммуноцитофит на интенсивность ПОЛ в листьях проростков кукурузы после температурного стресса.

Таким образом, все изученные препараты (как синтетические, так и природные РР) оказали положительное воздействие на молодые растения кукурузы на фоне пониженных и повышенных температур. Однако эффективные концентрации РР, максимально повышающие термоустойчивость проростков, сильно варьировали в зависимости от температурного воздействия, стадии развития (возраста) растения, сорта, что необходимо учитывать при разработке рекомендаций к практическому использованию.

Использование изученных препаратов в целях повышения термоустойчивости кукурузы может быть перспективным на территориях с высокой вероятностью попадания растений на ранних этапах развития в условия стрессовых температур (как пониженных, так и пониженных).

МЕХАНИЗМЫ ИНДУЦИРУЮЩЕГО ПОВЫШЕННУЮ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТЬ ДЕЙСТВИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА

Влияние регуляторов роста на возникновение и интенсивность окислительного стресса при действии гипо - и гипертермии

Как было показано в предыдущих разделах, в основе стрессорных реакций растений кукурузы при действии как гипо-, так и гипертермии лежит возникновение окислительного стресса. Поэтому для выяснения механизмов индуцирующего повышенную стрессоустойчивость действия регуляторов роста анализировали генерацию потенциально опасной АФК – О2ˉ в разных условиях.

Обработка семян кукурузы (гибрид Краснодарский 194 МВ) регулятором 6-БАП оказала положительный эффект на снижение генерации О2˙¯ на фоне всех температур; в последействии неблагоприятных температур эффективность препарата выражена сильнее, особенно при низких концентрациях (1–100 нМ) (рис. 5). Почти все концентрации 6-БАП оказали положительное действие на подавление генерации О2˙¯, однако эффекты концентраций препарата различались при температурных обработках: при действии пониженной температуры наименьшая скорость генерации О2˙¯ наблюдалась при дозе 6-БАП 0,1 мкМ, а повышенной температуры – 1 и 10 нМ 6-БАП.

Рис. 5. Скорость генерации О2˙¯ в листьях кукурузы (гибрид Краснодарский 194 МВ) в зависимости от концентраций 6-БАП и температурных условий опыта, нормированная к водному контролю.

При обработке семян кукурузы гибрида Коллективный 160 МВ тидиазуроном концентраций 10-11–10-6 М, дальнейшем выращивании в водной культуре до возраста 7 суток и воздействии гипо - и гипертермии уровень О2ˉ варировал; предпосевная обработка растворами тидиазурона почти всегда уменьшала скорость генерации О2¯, и в большинстве вариантов уровень супероксида был ниже водного контроля. Наиболее эффективно ослабляла влияние гипо - и гипертермии на генерацию О2ˉ обработка тидиазуроном в концентрации 10-11 М. В листьях растений, обработанных тидиазуроном, концентрация МДА почти всегда была достоверно ниже необработанного варианта (табл. 4). Обработка семян тидиазуроном наиболее эффективно снижала уровень МДА на фоне гипотермии в концентрации 10-10 М, а после гипертермии – в концентрации 10-11 М.