ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Засоление как абиотический фактор стресса у растений 6
1.2. Роль фитогормонов в формировании механизмов устойчивости 9
1.2.1. Брассиностероиды и их протекторный эффект при засолении 10
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
2.1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 13
2.2.1. Постановка гидропонного эксперимента 13
2.2.2. Определение ростовых показателей 14
2.2.3. Определение содержания фотосинтетических пигментов 14
2.2.4. Определение интенсивности перекисного окисления липидов 15
2.2.5. Определение содержания свободного пролина 15
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 17
3.1. Влияние NaCl на ростовые и физиологические показатели рапса 17
3.2. Влияние экзогенного 24-эпибрассинолида на ростовые и
физиологические показатели рапса 23
3.3. Влияние экзогенного 24-эпибрассинолида на ростовые и
физиологические показатели рапса на фоне хлоридного засоления 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
ВЫВОДЫ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 34
Актуально не только тенденция сельскохозяйственного назначения, но и ухудшение их качественного состояния. На данный момент на территории России 44,8 млн. га. из 402,3 млн. га. земель сельскохозяйственного назначения являются засоленными. За последние 9 лет площадь пашни подверженной засолению возросла на 5,9% [2]. В сельскохозяйственной практике давно закрепился приём промывки почв от засоления [6]. Этот агротехнический приём требует значительных капиталовложений и водных ресурсов. Всё это не только удорожает производство, но и приводит к дефициту воды в регионах. Поэтому в некоторых случаях промывка и полив земель сельскохозяйственного назначения производится минерализованной водой. Более того, промывные воды через дренажные системы попадают в водоёмы и реки, отравляют и загрязняют их [13]. Зачастую дренажные системы засоряются и плохо функционируют [1]. Кроме того, ежегодная промывка почв и поливное земледелие способствуют поднятию грунтовых вод, которые вновь выносят соль в плодородный пахотный горизонт. Засоление почв так же, как и другие неблагоприятные факторы, вызывающе торможение роста и развития растений, нарушение многих физиологических и биохимических процессов, что приводит к снижению продуктивности растений и даже гибели.
В связи с этим следует разрабатывать технологии, повышающие устойчивость растений к повреждающему действию абиотических факторов, что позволит вовлекать неиспользуемые территории в аграрное производство. Повышение устойчивости растений во многом определяется факторами гормональной природы [29]. Брассиностероиды, являясь естественными фитогормонами, весьма перспективны для создания эффективных экологически безопасных природных регуляторов. Действуя в микромолярных концентрациях, брассиностероиды повышают урожайность растений в норме и
В качестве стандартных критериев ответа растений на стресс и действие 24-эпибрассинолида использовали такие показатели как: содержание фотосинтетических пигментов, перекисное окисление липидов, накопление пролина и ростовые показатели.
Цель: изучение стресс-протекторного эффекта экзогенного 24- эпибрассинолида у растений Brassica napus при умеренном и интенсивном NaCl засолении.
Задачи:
1. Изучить влияние хлоридного засоления различных концентраций на ростовые и физиологические показатели растений Brassica napus;
2. Показать влияние различных концентраций экзогенного 24- эпибрассинолида на ростовые и физиологические показатели растений Brassica napus;
3. Изучить влияние хлоридного засоления и различных концентраций экзогенного 24-эпибрассинолида на осмотический и оксидантный статус растений Brassica napus;
4. Оценить влияние экзогенного 24-эпибрассинолида на ростовые и физиологические показатели растений Brassica napus на фоне NaCl засоления.
Работа выполнена в лаборатории биотехнологии и биоинженерии при кафедре физиологии растений и биотехнологии Биологического института ТГУ.
Результаты исследований были представлены на всероссийских и международных конференциях; награждены двумя золотыми медалями Международной выставки РосБиоТех в 2016 и 2017 гг..
Автор работы выражает искреннюю благодарность научному руководителю доценту кандидату биологических наук М.В. Ефимовой за помощь в выполнении работы и ценные советы. Особая благодарность выражается аспиранту кафедры физиологии растений и биотехнологии М.К. Малофий и магистранту кафедры физиологии растений и биотехнологии Л.В. Коломейчук за консультации и помощь в проведении эксперимента.
В ходе исследований было показано, что засоление не только ингибирует рост осевых органов рапса, но и снижает площадь листьев в два раза. Экзогенный 24-эпибрассинолид в различных концентрациях оказывал на ростовые показатели Brassica napus стимулирующее действие. Негативный эффект засоления проявлялся и на содержание фотосинтетических пигментов. Добавление соли в среду вызывало активацию окислительного стресса в листьях и корнях растений. При хлоридном засолении (150 мМ) в листьях Brassica napus индуцируется выработка пролина, который облает свойствами антиоксиданта и химического шаперона. Его концентрация увеличилась в 12.7 по сравнению с содержанием пролина в контрольном варианте. Под воздействием только 24-эпибрассинолида наблюдалось снижение уровня пролина во всех частях растений.
На основании полученных результатов можно сказать, что экзогенный 24- эпибрассинолид оказал протекторное действие на рост стебля при умеренном и интенсивном засолении. При этом 24-эпибрассинолид не только способствовал восстановлению площади листьев до контрольных значений, но и при концентрации 10-12 М была увеличена суммарная площадь листьев по сравнению с контролем. Добавление в среду гормона способствовало увеличению содержания всех фотосинтетических пигментов, но уровень контрольного варианта не был достигнут. Экзогенный 24-эпибрассинолид в условии засоления проявил подавляющее действие на развитие окислительного стресса и снижал накопление пролина; при этом наибольший эффект достигался при высокой концентрации гормона. Накопление пролина в норме и при стрессе органоспецифично. Исходя из результатов опыта можно сказать, что протекторный эффект гормона не мог быть опосредован протекторным эффектом пролина. Вероятно, 24-эпибрассинолид индуцировал синтез других антиоксидантных защитных систем, что проявилось в снижении аккумуляции пролина.
