Тема: ДЕЙСТВИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТРЕССА НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ

Актуальность исследования. Изучение адаптивных возможностей растений и их устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды относится к центральным проблемам биохимии и физиологии растений. Особенно актуальными в данном направлении остаются исследования, направленные на установление механизмов адаптации растительных объектов к низким температурам. Прежде всего, это связано с тем, что низкотемпературный стресс и вызываемые им повреждения являются одними из основных факторов, ограничивающими рост, урожайность и распространение растений на земном шаре.
Во многих случаях повышение морозоустойчивости культурных растений всего на 2-3°С может обеспечить получение хорошего урожая там, где они пока не выращиваются из-за низкой температуры. Известно, что в нашей стране большинство пахотных земель находятся в так называемых «зонах рискованного земледелия», где неблагоприятные температурные условия возникают часто, либо постоянно. Таким образом, исследование механизмов адаптации растений к низкотемпературному воздействию имеет не только важное теоретическое, но и огромное практическое значение, поскольку дает возможность определения путей для создания приемов, повышающих холодоустойчивость ценных сельскохозяйственных культур.
В глобальном масштабе наблюдается устойчивый рост спроса на продовольственные товары, что приводит к необходимости интенсификации растениеводства. В условиях, которые усугубляются глобальным изменением климата, использование математического моделирования может быть эффективным инструментом для решения вопросов оптимизации системы землепользования. В то же время диапазон и масштаб моделируемых процессов чрезвычайно огромен: от глобальной экологии до прогнозирования динамики отдельных компонентов агроценозов.
Изменение климата является одной из основных проблем последнего времени, поскольку оно угрожает глобальной продовольственной безопасности. Неопределенные климатические колебания создают серьезную проблему для удовлетворения будущих потребностей растущего населения в продуктах питания. Экстремальные температурные явления значительно участились за последние несколько десятилетий. В сельскохозяйственных регионах по всему миру наблюдались устойчивые экстремальные холода с различной частотой, интенсивностью и продолжительностью. Эта ситуация останавливает рост растений, вызывая механические повреждения и метаболическую дисфункцию из-за кристаллизации льда. Большинство районов выращивания пшеницы в мире часто подвергаются низкотемпературному стрессу, например, Китай, Соединенные Штаты, Европа и Австралия. Несмотря на то, что в некоторых регионах из-за глобального потепления продолжительность зимы сократилась, экологи выявили парадоксальную связь между ростом растений и климатическими изменениями, подтверждая, что резкий рост в теплом климате увеличивает риск повреждения растений холодом...
Купить

Способность растений переносить холод без повреждения их цикла роста называется «холодоустойчивостью». Реакцию растений на индуцирование холодного стресса можно разделить на четыре различные фазы: первоначальная тревожная реакция, акклиматизация (повышение устойчивости к замораживанию, связанное с воздействием низких, но не замораживающих температур), восстановление и разрушение, если стресс продолжается или серьезен - увеличивается. Кроме того, после холодного стресса (т. е. повышения температуры с холодной до оптимальной) активируется врожденная реакция восстановления, обеспечивающая регенерацию растений, активный процесс после прекращения стресса, и жизненно важный для дальнейшего роста и развития растений. Хотя способность к регенерации зависит от интенсивности стресса, с которым растение ранее столкнулось, ее можно усилить путем экзогенного применения определенных гормонов (например, ауксина, цитокинина и стриголактона). Культурные растения умеренного климата, включая пшеницу, как правило, преодолевают холодный стресс за счет холодной акклиматизации. Холодовая акклиматизация озимой пшеницы может быть достигнута путем замораживания (способность растения выдерживать минусовую температуру до определенного срока). Этот процесс осуществляется посредством многих транскрипционных и физиологических корректировок, включая активацию генов, регулируемых холодом, последующая регуляция фотосинтеза, накопление осмопротекторов и стимуляция антиоксидантной системы.
Для поддержания стабильности урожая и уменьшения негативного воздействия внезапных похолоданий принятие надлежащих управленческих и агротехнических методов (т.е. метода посева, времени и внесения удобрений) довольно удобно для ограничения риска повреждения морозом. Также необходимо создавать устойчивые к холоду сорта пшеницы. Механизм защиты пшеницы от холода может быть улучшен путем внедрения интегрированных междисциплинарных систем, включая скрининг генов, устойчивых к холоду, с помощью современных методов картирования генов и создания холодоустойчивых сортов, предпосевной обработки семян и применения совместимых гормонов роста на критических стадиях роста...
Купить