Введение к работе
Актуальность темы
Обеспеченность питательными элементами - важный фактор нормального роста и развития растений. Питательные элементы необходимы для построения клеточных структур и функционирования физиологических и биохимических процессов. Кроме того, питательные элементы участвуют в ферментативных реакциях и работе электронтранспортных цепей, в трансдукции гормональных сигналов и функционировании транспортных систем растения.
На ранних этапах развития наземные растения могут использовать питательные элементы из двух основных источников - семян и почвы. При отсутствии развитой корневой системы, а также при дефиците в почве элементов питания их основным источником для растения становятся семена. В этих условиях факторы, влияющие на мобилизацию резервов семян, играют ключевую роль для минерального питания и роста растений.
В количественном отношении потребность растений в микроэлементах значительно меньше, чем в макроэлементах. Поэтому даже относительно небольшие запасы микроэлементов в семенах могут играть важную роль в питании растений не только на начальных, но и на последующих этапах онтогенеза. Например, высокое содержание цинка в зерновках положительно влияет на их прорастание (Dang, Edwards, 1993, Rengel, Graham, 1995), повышает устойчивость злаков к грибным и микробным инфекциям (Graham, Webb, 1991), способствует формированию большей массы вегетативных органов и зерна (Rengel, Graham, 1995).
Мобилизация в семенах минеральных соединений изучена значительно слабее, чем органических (Овчаров, 1976; Bewley, Black, 1994). Особенно слабо исследована проблема мобилизации и использования растением запасных форм микроэлементов. В частности, фрагментарны представления о мобильности соединений микроэлементов в различных частях семян. Недостаточно изучены факторы, влияющие на эффективность использования растением запасных форм микроэлементов. Сведения по данной проблеме необходимы для оптимизации минерального питания растений на их ранних, по существу, критических этапах развития.
Цель и задачи исследования
Цель работы - изучить (на примере кукурузы) роль резервов микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция, локализованных в зерновке, в минеральном питании злаков на ранних этапах развития (прорастание, начальные этапы роста сформировавшегося проростка).
Основные задачи исследования:
-
изучить распределение микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция в зрелых зерновках кукурузы;
-
исследовать интенсивность мобилизации микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция в различных частях зерновки (зародыше, эндосперме, семенных
покровах) при прорастании и на начальной стадии роста сформировавшегося проростка;
3) оценить влияние стартовой концентрации микроэлементов в тканях
семян, скорости роста осевых органов, уровня минерального питанид,на
мобилизацию микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция в различных частях
зерновки;
4) установить характер связи между обеспеченностью тканей
микроэлементами (Fe, Mn, Zn) и ростом на ранних этапах развития
кукурузы.
Научная новизна
Впервые установлены закономерности формирования в прорастающей зерновке кукурузы донорно-акцепторных отношений на примере микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция. Определена растворимость запасных форм Fe, Mn, Zn и Са в щитке, эндосперме и семенных покровах зерновки кукурузы. Выявлены основные факторы, влияющие на мобилизацию микроэлементов (Fe, Mn, Zn) и кальция в различных частях зерновки кукурузы (скорость роста осевых органов, уровень минерального питания растений). Установлено влияние стартовой обеспеченности микроэлементами тканей зародыша на скорость роста корней у различных генотипов кукурузы.
Практическая ценность работы
Полученные результаты могут быть использованы для разработки способов применения микроудобрений, а также в селекционной работе при идентификации генотипов кукурузы, адаптированных к условиям недостатка микроэлементов в почве.
Апробация работы
Основные материалы по теме диссертации доложены на VI молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 1997), III симпозиуме "Физико-химические основы физиологии растений и биотехнология" (Москва, 1997), XI конгрессе Федерации Европейских Обществ Физиологов Растений (Варна, Болгария, 1998).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 157 страницах, содержит 26 рисунков и 24 таблицы. Список литературы включает 176 наименований, из них 98 зарубежных авторов.