О возможности использования изолированных структур для оценки специфики действия разных солей на растения

УДК: 581.14.04

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ОЦЕНКИ СПЕЦИФИКИ ДЕЙСТВИЯ РАЗНЫХ СОЛЕЙ НА РАСТЕНИЯ

© 2005 г. П. Б. Рамазанова

Specificity of action of Na2SO4, MgSO4, CuSO4, ZnSO4 on hypocotile cuttings and isolated cotyledons of cucumber (var. Fenix) was studied. Their action was estimated by the survival, root formation, contents of free proline and total proteins in isolated structures. The effect of CuSO4 and ZnSO4 was the most negative. The reaction of hypocotyls cuttings was close to the reactions of cucumber seedlings.

Разработка экспресс-методов оценки специфики действия разных солей на растения все еще остается актуальной. Для этого еще не предложены адекватные модели. В этих целях на примере огурцов с. «Феникс» сравниваются изменения комплекса показателей жизнеспособности у изолированных структур после культивирования их в условиях засоления среды разными солями.

В опытах сравнивалась реакция гипокотильных черенков (А) и изолированных семядолей (Б) огурцов на растворы солей №^04, MgSO4 (10-1 мМ) и С^04, 2^04 (1-0,1 мМ) по показателям роста, морфогенеза и выживаемости. В контроле их культивировали на дистиллированной воде. Определяли и содержание свободного пролина [1], общего белка [2]. Заметим, что этим показателям придается большое значение при оценке действия засоления на растения [3-7]. Результаты показали, что действие различных солей на изолированные структуры огурцов неодинаково. Наиболее чувствительными оказались А, особенно к растворам С^04 и 2^04 (1мМ). Даже их слабый раствор полностью ингибировал корнеобразование и развитие 1-го настоящего листа, как и в других опы-

тах [8, 9]. Изолированные семядоли (Б) оказались более устойчивыми к соответствующим солям, у которых наблюдались отдельные случаи корнеоб-разования при низкой концентрации растворов солей (табл. 1). Наиболее мощное корнеобразова-ние отмечено в растворах MgS04 для Б.

Не обнаружено четкой зависимости между приростом сырой биомассы, корнеобразованием и выживаемостью у А и Б. Так, прирост сырой биомассы выше у Б в растворах при низкой выживаемости (табл. 1). Низкий и средний прирост биомассы у них сочетается с высокой укоре-няемостью в растворах MgS04 и выживаемостью при 0,1мМ С^04 и г^04.

Накопление свободного пролина неодинаково в тканях А и его интактных семядолях. Оно также менялось в них в зависимости от концентрации растворов солей. Так, в растворах MgS04

(10мМ) и С^04, 2^04 (1мM) его уровень выше в тканях семядольной пластинки, нежели в тканях гипокотиля. Их отношение на 1-е сут культивирования составляет 3,0 и 7,9 и 1,3 и 17 на сырую биомассу. В контроле - 1,3.

Таблица 1

Вариант, мМ Выживаемость на 20-е сут, % Начало появления корней, сут Общая укореняемость, % Биомасса Б

А Б А Б А Б Исх., мг На 5 % -е сут,

H2O 100 100 8 12 100 21 77 116

Na2SO4

10 5 70 8 12 100 27 88 123

1 100 100 8 12 100 22 79 134

MgSO4

10 0 100 8 12 0 48 79 120

1 100 100 8 12 100 61 76 125

CuSO4

1 0 0 0 0 0 0 51 119

0,1 60 100 0 15 0 5 49 122

ZnSO4

1 0 90 0 0 0 0 47 120

0,1 40 100 0 15 0 19 54 124

Выживаемость и укореняемость гипокотильных черенков (А) и изолированных семядолей (Б) огурцов с. «Феникс», культивируемых в растворах солей

Чем выше это отношение, тем ниже жизнеспособность А. Несмотря на высокий уровень содержания пролина в тканях семядольной пластинки у А, они теряли тургор, а сами черенки отмирали без укоренения. В растворах низких концентраций (1- 0,1мМ) содержание пролина в тканях гипокотиля А оказалось выше, нежели в тканях интактных их семядолей (как и в контроле). При этом у А наблюдается высокая выживаемость и даже корнеобразование в отдельных случаях.

В целом наиболее интенсивно пролин накапливается в тканях Б, особенно по мере увеличения сроков культивирования и концентрации растворов солей (табл. 2). Так, содержание его в тканях Б в растворах MgSO4 (10мМ) при

24-часовом культивировании составило 22,2 и 20,2 мкМ на 1г сухой биомассы, на 5 и 10 сут наблюдается его увеличение в три и более раза

(76,6 и 60,1 мкМ на 1 г сухой биомассы). Аналогично и для растворов С^04 и 2^04. В растворах мgS04 (1мМ) и с^о4, (0,1 мМ) содержание пролина не превышает уровень контроля (рисунок), при этом Б сохраняют высокую жизнеспособность.

Таким образом, по состоянию семядолей (изолированных и оставленных на черенках) вряд ли можно говорить о проявлении защитной роли пролина при культивировании в растворах высоких концентраций.

В содержании общего белка отмечено как снижение (на 3-и сут), так и увеличение (на 5-е сут) его уровня в тканях Б с появлением корней в отдельных вариантах. По мере пожелтения и старения пластинки у Б (20-е сут) уровень содержания белка падает во всех вариантах (рисунок).

Таблица 2

Влияние сроков культивирования изолированных семядолей огурцов в растворах разных солей

на содержание пролина. мкМ/г

Вариант, мМ На сырую биомассу На сухую биомассу

Сроки культивирования, сут

1 10 1 10

H2O 0,85±0,08 4,33±0,08 13,13±1,34 65,77±0,76

Na2SO4

10 1,48±0,15 4,95±0,10 22,21±2,32 76,67±1,07

1 1,03±0,02 4,14±0,16 15,45±0,57 65,55±2,45

MgSO4

10 1,37±0,09 4,11±0,06 20,21±1,44 60,10±1,18

1 0,38±0,05 3,55±0,09 5,80±0,79 36,68±1,48

CuSO4

1 0,92±0,12 4,03±0,04 14,18±1,85 59,55±0,73

0,1 0,65±0,08 3,94±0,18 10,07±1,23 58,7±2,31

ZnSO4

1 0,58±0,00 4,01±0,10 9,56±0,13 81,88±1,55

0,1 1,05±0,08 3,41±0,03 16,89±1,42 49,54±0,84

Белок

10 20

200

о &

о 150 к к

100

о

и

ко к

(10 - 1 мМ) 3

200

150 -

10 20

100

Пролин

10

25

160 -

100

40 -I

(10 - 1 мМ) 10 25

160

о &

§ W

100

40

пи

1 Ш ШЗ И4

Содержание белка и пролина в тканях изолированных семядолей огурцов при культивировании в растворах солей Ыа^04, MgS04, С^04,

Таблица 3

Коэффициенты корреляции (г) между уровнем содержания свободного пролина и общего белка

при различной продолжительности экспонирования семядолей огурцов в растворах солей

Вариант, мМ Пролин Белок

H2O +0,38 -0,81

Na2SO4 10 +0,85 -0,95*

MgSO4 10 +0,91* -0,99*

CuSO41 +0,92* -0,58

ZnSO41 +0,96* -0,99*

Примечание. Величина коэффициента корреляции достоверна при p < 0,05 (*).

Между уровнем содержания пролина и общего белка наблюдается отрицательная связь (табл. 3); положительная - между содержанием проли-на и продолжительностью культивирования А и Б в растворах солей.

В итоге по реакции гипокотильных черенков (А) и изолированных семядолей (Б) на растворы солей можно судить о специфике действия взятых солей и на растения. Модель А по своей организации была близка к начальным этапам проростков. Полученные данные показывают, что растворы солей цинка и меди окажутся летальными и для растений.

Литература

1. Bates L. S. et al. Teare I. D. // Plant and Soil.1973.Vol. 39. № 1. P. 205 - 207.

2. Lowly О. Н. et al. // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193. P. 265.

3. Бритиков Е. А. Биологическая роль пролина. М., 1975.

4. Шевякова Н. И. // Физиология растений. 1983. Т.30. Вып. 4. С.768-783.

5. Строгонов Б. П. и др. Проблемы соле-устойчивости растений. Ташкент, 1989.

6. Биллар Ж.- П. // Физиология растений. 1987. Т. 44. № 4. С.541-546.

7. Франко О. Л., Мело Ф. Р // Физиология растений. 2000. Т. 47. № 1. С.151-159.

8. Косулина Л. Г., Луценко Э. К., Аксенова В. А. Физиология устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Ростов н/Д, 1993.

9. Костюк А. Н., Остаплюк А. Н., Левенко Б.А. // Физиология и биохимия культ.растений. 1994. Т.26. № 6. С.525-545.

З

Дагестанский государственный университет_12 апреля 2004 г.