О некоторых особенностях водообмена хлопчатника при абиотическом стрессе

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №10_

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.132:631.52

М.К.Бохирова, А.Э.Эргашев, М.Х.Атоев, Р.Ш.Хакимова , член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.А.Абдуллаев

О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ВОДООБМЕНА ХЛОПЧАТНИКА ПРИ АБИОТИЧЕСКОМ СТРЕССЕ

Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан, Худжандский государственный университет им. академика Б.Гафурова

Приводятся результаты определения транспирации, водоудерживающей способности листа и водного дефицита тонковолокнистого хлопчатника при удалении листьев в различной степени и различных фазах развития растений. Установлено, что интенсивность транспирации у хлопчатника достигает своего максимума к полудню (12 ч) и у контрольных растений наблюдается самая высокая скорость испарения воды по сравнению с другими вариантами опыта. Показано, что по величине водоудерживающей способности листьев между контрольными и опытными растениями достоверных различий не наблюдается. Выявлено, что нарастание степени дефолиации приводит к незначительному возрастанию водного дефицита у растений. Сделан вывод, что в результате действия абиотического стресса - удаления листьев сильная напряжённость в водном режиме растений хлопчатника почти не наблюдается.

Ключевые слова: тонковолокнистый хлопчатник Gossypium barbadense Ь., водный обмен, транспи-рация, водный дефицит, водоудерживающая способность листа.

Водообмен, как и С02-газообмен, играет ключевую роль в жизнедеятельности растительного организма. В растении почти все физиолого-биохимические процессы происходят в присутствии воды или с её участием. Основными показателями, характеризующими особенности водного обмена растений являются, транспирация, водный дефицит и водоудерживающая способность листа. Эти три показателя водного обмена у растений хлопчатника мало изучены в условиях абиотического стресса -искусственного механического уменьшения количества и площади листьев.

В этой связи целью настоящей работы явилось изучение транспирации, водного дефицита и водоудерживающей способности растений хлопчатника после дефолиации.

Материалы и методы исследований

Объектом исследований служил промышленный сорт тонковолокнистого хлопчатника (Gossypium barbadense Ь.) с нулевым типом ветвления 9326-В селекции Вахшского филиала Института земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук (ТАСХН). Опыты были заложены на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан, расположенном в восточной части Гиссарской долины на высоте 830 м над ур.м., согласно агрорекомендациям по выращиванию хлопчатника в Таджикистане [1]. Делянки опыта - че-

Адрес для корреспонденции: Бохирова Манзура Курбоналиевна. 734017, Республики Таджикистан, Душанбе, ул. Карамова, 27, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АНРТ. E-mail: Manzura5_2014@bk.ru

тырёхрядковые, десятилуночные, схема посева - 60x30x1, биологическая повторность трёхкратная, рандомизированная. Растения для анализов брали с одинаковым уровнем роста и развития.

Разовое механическое удаление листьев (дефолиацию) растений проводили одновременно в двух направлениях: снизу вверх от семядольных листьев и сверху вниз от точки роста. В опытных вариантах удаляли 25, 50, 75 и 100% листьев от общего их количества на растениях. Контролем служили растения хлопчатника с сохранением всех сформировавшихся листьев.

Интенсивность транспирации определяли методом быстрого взвешивания срезанных листьев на торсионных весах по Л.А.Иванову и др. [2]. Водоудерживающую способность листьев - по А.А.Ничипоровичу [3]. Водный дефицит листьев определяли по методике Чатского [4] в модификации Т.К.Горышиной и А.И.Самсоновой [5].

Статистический анализ полученных данных проводили с использованием программы Microsoft Excel 2007. В таблицах приведены среднеарифметические величины и стандартные ошибки из трёх биологических повторностей и трёх определений. Достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента при числе степеней свободы n'=(n+n2)-2=4 и уровне значимости P=0.01.

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты определения транспирации, водоудерживающей способности листа и водного дефицита растений хлопчатника после удаления листьев в различных фазах развития растений представлены в табл.1-5.

Как видно из данных табл.1, дневной ход интенсивности транспирации листьев в фазе цветения у контрольных и дефолиированных растений имеет некоторые отличительные черты. В этот период интенсивность транспирации у контрольных растений заметно выше, чем у дефолиированных. При этом у 100% дефолиированных растений скорость транспирации во все часы определения была самая низкая. Вместе с тем у растений со средней степенью дефолиации (25-50%) интенсивность транспирации была практически на одинаковом уровне (2.53-2.63 мг/г сырой массы листач при 25%. и 2.60-2.76 мг/г сырой массы листач при 50% дефолиации, соответственно). В варианте 75% дефолиации скорость транспирации в сравнении с другими вариантами опыта была несколько выше и менее стабильной.

Таблица 1

Интенсивность транспирации (мг/г сырой массы листач) у тонковолокнистого хлопчатника

сорта 9326-В после дефолиации. Фаза цветения

Варианты опыта Время определения показателя, часы

8 ч 12 ч 15 ч

Контроль 3.20±0.3 3.60±0.5 2.48±05

25% 2.63±0.3 2.60±0.2 2.53±0.4

50% 2.66±0.3 2.76±0.4 2.60±0.02

75% 2.90±0.3 3.01±0.2 2.70±01

100% 2.55±0.2 1.86±0.3 2.04±0.2

Данные табл. 2 показывают, что в фазе плодоношения дневной ход транспирации несколько иной, чем в фазе цветения. В утренние часы (8 ч) интенсивность транспирации самая низкая во всех вариантах опыта (1.2-1.7 мг/г сырой массы листач), при этом в вариантах 75-100% дефолиации она достигала 1.7 мг/г сырой массы листа за час. Ближе к полудню (12 ч) интенсивность транспирации

достигает своего максимума, и у контрольных растений наблюдается самая высокая скорость испарения воды, по сравнению с другими вариантами опыта. После полудня (15ч) интенсивность транспи-рации в контрольных вариантах и 25% дефолиации заметно снижается, а в других вариантах опыта (50, 75, и 100% дефолиации) скорость испарения воды изменяется незначительно. Такая же закономерность обнаруживается и при расчёте интенсивности транспирации на мг/дм2 листач, лишь с той разницей, что величина этого показателя водообмена листа в 2-3 раза выше.

Таблица 2

Интенсивность транспирации у тонковолокнистого хлопчатника сорта 9326-В после дефолиации.

Фаза плодоношения

Варианты опыта мг/г сырой массы листач мг/дм2 листач

8 ч 12 ч 15 ч 8 ч 12 ч 15 ч

Контроль 1.23±0.1 3.46±0.3 1.95±0.0 3.27±0.2 6.12±5.6 4.94±2.4

25% 1.20±0.1 2.93±0.4 2.570±0.6 3.16±1.2 6.69±5.3 5.58±4.0

50% 1.40±0.2 2.56±0.4 2.60±0.5 4.32±0.5 5.55±3.4 6.27±4.3

75% 1.73±0.6 2.73±0.5 2.50±0.2 4.84±0.5 5.56±3.6 5.32±3.9

100% 1.68±0.5 1.81±0.5 1.75±0.6 4.44±1.3 4.43±3.6 4.61±2.8

В табл. 3 и 4 приведены данные по водоудерживающей способности листьев при различных уровнях дефолиации.

Из данных табл.3 видно, что в фазе цветения в контрольном варианте водоудерживающая способность листа была самая низкая (73% потери воды за час). Самые высокие потери воды (80.8%. 83.6%) обнаруживается при 75 и 100% дефолиации, а в вариантах 25-50% дефолиации растения имели 77.8 и 78.9% потери воды за час. После полудня наименьшая потеря воды обнаруживается у контрольных растений (75.8%), а у растений опытного варианта величина этого показателя была в пределах 76.8-79.1%.

Таблица 3

Водоудерживающая способность листа у тонковолокнистого хлопчатника сорта 9326-В

после дефолиации. Фаза цветения

Варианты опыта Время определения показателя, часы

8 ч 12 ч 15 ч

Контроль 74.0±6.2 79.2±1.3 75.8±2.7

25% 77.8±5.4 81.8±2.1 76.8±1.4

50% 78.9±6.2 85.1±2.0 79.1±5.1

75% 83.6±4.2 83.4±2.6 76.8±5.4

100% 80.8±5.8 80.8±2.2 78.0±4.1

В фазе плодоношения (табл. 4) в утренние часы наибольшая потеря воды наблюдалась у растений при 25% дефолиации (75.4%), а при 50-75% дефолиации потеря воды была одинаково умеренной (64.1 и 62.6% соответственно). В полуденные (12 ч) и послеполуденные (15 ч) часы уровень потери воды в зависимости от вариантов дефолиации оказался различной. Так, у контрольных растений при 25% дефолиации в 12 ч и 15 ч, степень потери воды практически были одинаковыми (81.5. 83.1% и 72.7. 73.5% соответственно). Вместе с тем при 50% и 75% удалении листьев в эти часы по водо-удерживающей способности между вариантами опытов заметных различий не обнаруживается.

Таблица 4

Водоудерживающая способность листа у хлопчатника сорта 9326-В после дефолиации. Фаза плодоношения

Варианты опыта Время определения показателя, часы

8 ч 12 ч 15 ч

Контроль 70.4±4.2 81.5±3.6 72.7±3.2

25% 75.4±4.6 83.1±2.5 73.5±4.6

50% 64.1±3.3 86.7±4.0 80.8±2.1

75% 62.6±5.4 82.6±3.3 80.2±4.3

100% 55.1±4.5 82.5±2.3 69.4±1.8

Как было отмечено выше, водный дефицит является важным показателем водного баланса растений.

Определение водного дефицита в листьях после дефолиации в фазе плодоношения хлопчатника (табл.5) показало, что нарастание степени дефолиации (25, 50, 75 и 100%) приводило к незначительному возрастанию водного дефицита (от 28.7 до 29.5%), в то время, как в контрольном варианте водный дефицит в листьях составлял 25%, то есть в результате действия абиотического стресса-удаления листьев сильная напряжённость в водном режиме растений хлопчатника не наблюдается. В норме у большинства растений водный дефицит колеблется в пределах от 10 до 35%.

Таблица 5

Водный дефицит листа у хлопчатника сорта 9326-В после дефолиации. Фаза плодоношения. 11 ч

Варианты опыта Процент водного дефицита

Контроль 25.0±0.3

25% 28.8±0.4

50% 23.7±0.2

75% 28.0±0.3

100% 29.5±0.4

Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что дефолиация растений (разовое механическое удаление листьев) в различных фазах развития растений хлопчатника приводит к незначительным изменениям параметров водообмена в листьях. Обнаруженные отклонения в интенсивности транспирации, водоудерживающей способности и водного дефицита свидетельствуют о том, что эти процессы тесно взаимосвязаны между собой в водообмене растений и, в первую очередь, они определяются уровнем водообеспеченности растения, скорости водотока в растении и количеством водопотребляющих и водоудерживающих органов в растении.

Поступило 25.09.2017 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Научная система ведения сельского хозяйства Таджикистана (на тадж. яз.). / Под ред. акад. ТАСХН Ахмедова Х.М., Набиева Т.Н., Бухориева ТА. - Душанбе: Матбуот, 2009, 764 с.

2. Иванов Л.А., Силина А.А., Цельникер Ю.Л. О методе быстрого взвешивания для определения транспирации в естественных условиях - Бот. журнал, 1950, т. 35, №2, с.171-185.

3. Ничипорович А.А. О потере воды срезанными растениями в процессе завядания. - Журн. опытной агрономии Юго-Востока (Россия), 1926, т.3, вып.1, с.11-13.

4. Chatsky L. Determination of water deficit in disks cut out from leaf blades. - Biol. Plantarum, 1960, v. 2, №1, pp. 76-78.

5. Горышина Т.К., Самсонова А.И. Водный дефицит в листьях травянистых дубравных растений разных сезонных групп. - Бот. журнал, 1966, т.21, №5, с.670-677

М.К.Бохирова, А.Э.Эргашев, МД.Атоев, Р.ШДакимова*, ^.А.Абдуллоев

ДАР БОРАИ БАЪЗЕ ХУСУСИЯТ^ОИ МУБОДИЛАИ ОБИ РАСТАНИИ ПАХТА ХДНГОМИ СТРЕССИ АБИОТИКЙ

Институти ботаника, физиология ва генетикаи растании

Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, *Донишго%и давлатии Хуцанд ба номи академик Б.Рафуров

Дар маколаи мазкур натичаи муайянкунии оббухоркунй аз сатхи барг, кобилияти обнигахдории барг ва танкисии оби растании пахтаи махиннах хангоми бо дарачахои мухталиф сокит кардани баргхо дар даврахои гуногуни нашъунамои растании пахта. оварда шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки нишондихандаи шиддатнокии оббухоркунии барги пахта дар нисфирузи (соати 12) максималй мебошад ва дар растанихои назоратй суръати аз хама баланди бухоркунии об нисбат ба дигар вариантхои тачриба ба назар мерасад. Нишон дода шудааст, ки аз руи кимати кобилияти обнигохдории барг байни растанихои назоратй ва тачрибавй фаркияти боэътимод вучуд надорад. Муайян карда шудааст, ки зиёдшавии дарачаи дефолиат-сия боиси на он кадар хам афзудани кимати танкисии оби растанй мегардад. Хулоса карда шудааст, ки дар натичаи таъсири стресси абиотикй - сокит кардани баргхо шиддатнокии пурзури речаи оби растании пахта кариб ба назар намерасад.

Калима^ои калиди: пахтаи мауиннах Gossypium barbadense L. табодули об, оббухоркунй аз сатуи барг, тащисии об, цобилияти обнигоудории барг.

M.K^ohirova, A.Ergashev, M.Kh.Atoev, R.Sh.Khakimova*, Kh.A.Abdullaev ABOUT SOME CHARACTERISTICS OF COTTON PLANTS WATER EXCHANG

IN ABIOTIC STRESSES

Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,

B.Gafurov KhudjandState University

In this paper the results of study of transpiration, water deficit and water keeping ability in different growth and development phases of longstable cotton plants after various grade of defoliation are given. It shown that the high intensity of transpiration maximally observed in control plants in midday (12 o'clock), but is not observed in experimental plants. Is discovere that between of water keeping ability of control and experimental plants reliable differences is not eхist. Is established that the increasing extent of defoliation is not influence on water deficit of plants. To sum up that the abiotic stresses-defoliation considerable in not changed of water balance in cotton plants.

Key words: long-stable cotton, Gossypium barbadense L., defoliation, water keeping ability, transpiration, water deficit.