Введение к работе
Актуальность темы.
Реакция на внешнее воздействие является неотъемлемым свойством фотосинтезирующих организмов. Высшие растения находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой. Изменение характеристик внешней или внутренней среды обязательно вызывает ряд перестроек, направленных на такое изменение функции растения, которое противостоит неблагоприятному воздействию. Таким образом, под внешним влиянием могут произойти структурные, физиологические, биохимические и функциональные изменения состояния системы. Изучение реакции растения представляет существенный интерес, так как понимание особенностей ответной реакции существенно для создания оптимальных условий для его жизнедеятельности. С другой стороны, изучение реакции растения в случае экстремального воздействия позволяет установить причинно-следственные связи между различными процессами, протекающими в растении.
В настоящее время большой интерес у исследователей вызывают проблемы выяснения регуляторных связей при фотосинтезе. Поэтому актуально исследовать воздействие природных и искусственных факторов, таких как ультрафиолетовая радиация, патогенное заражение, действие протравителей, гербицидов и т.п., влияющих на регуляторные связи в фотосинтетических организмах. Таким образом,
установление связей между физическими характеристиками фотосинтеза и физиологическим состоянием растения является важной задачей биофизики фотосинтеза, имеющей фундаментальное и практическое значение.
В связи с этим исследование ответов растения на воздействие вышеупомянутых факторов весьма актуально, ибо позволяет установить связи между изменениями характеристик фотосистем и физиологическим состоянием растения. Решению этой задачи и посвящена настоящая работа. ..
Цель работы.
Целью данной диссертационной работы является экспериментальное исследование изменений в запасании и Трансформации . световой энергии на уровне второй фотосистемы, индуцированных различными внешними воздействиями. Поставлен также вопрос о нахождении коррелятивных связей между физическими и физиолого-биохимическими параметрами.
Задачи исследования заключались в изучении:
-взаимодействия хозяин - патоген и роли некоторых факторов, влияющих на устойчивость растения к вредителям;
-воздействия минеральных подкормок на запасание световой энергии в листьях растений;
-воздействия протравителей семян биологической и химической природы на люминесцентные параметры растений;
-последействия гербицидов в полевом опыте на проростки следующей репродукции и эффекта термической обработки семян как метода для обнаружения физиологических различий;
-влияния ультрафиолетовой радиации на
фотосинтетический аппарат растений.
Научная новизна работы.
Впервые с использованием взаимно- дополняющих методов
проведено комплексное исследование взаимосвязи
физиологического состояния растения и запасания световой энергии в листьях высших растений. Установлена корреляция между люминесцентными и физиолога- биохимическими параметрами листьев растений.
Проведено исследование ответа растения на заражение мучнистой росой и серой гнилью. Установлено, что относительное тушение флуоресценции, хлорофилла в ходе медленной индукции флуоресценции (МИФ) и относительная светосумма полосы А кривых термолюминесценции (ТЛ), индуцированной облучением образцов белым светом при температуре -30С, положительно коррелируют с интенсивностью фотосинтеза и содержанием хлорофилла. При этом относительная светосумма полосы А ТЛ отрицательно коррелирует с активностью пероксидазы, содержанием фенолов и активностью полифенолоксидазы. Подобные коррелятивные связи были также установлены для относительной светосуммы пика Ві при индуцировании ТЛ одной вспышкой при 0С.
Исследовано влияние минеральных элементов на S -переходы водорасщепляющего комплекса (ВРК). Показана роль минеральных подкормок на устойчивость растений к заболеваниям.
Обнаружена стимуляция наращивания биомассы, индуцированная патогеном серой гнили у растений бобов, причем впервые получено характерное проявление этого эффекта на кривых ТЛ.
Исследовано воздействие термообработки на параметры кривых ТЛ.
Обнаружены изменения параметров кривых ТЛ, обусловленные последействием разных гербицидов на проростки следующей репродукции.
Установлена положительная коррелятивная связь между относительной светосуммой полосы А ТЛ и интенсивностью прорастания семян при различной продолжительности термообработки.
Получена концентрационная зависимость эффекта обработки семян хитозаном на запасание световой энергии в проростках растений пшеницы сорта Мироновская. Проведено сравнительное изучение воздействия хитозана, витавакса и байтана на люминесцентные параметры растений.
Практическое значение работы.
Полученные результаты вносят существенный вклад в понимание механизмов реакции растения на неблагоприятные
факторы окружающей среды, что имеет как важное прикладное значение для сельского хозяйства и экологии, так и фундаментальное значение для изучения регуляции фотосинтеза.
Установленные коррелятивные связи между
люминесцентными и физиолого- биохимическими параметрами являются важным этапом в разработке экспресс - метода диагностики физиологического состояния растения и могут быть использованы в селекционной практике в целях оптимизации продуктивности растений.
Анализ кривых ТЛ при различных воздействиях на растение позволяет выявить изменения в эффективности переходов между S - состояниями ВРК; эти данные могут быть использованы при моделировании первичных процессов фотосинтеза.
Апробация работы.
Основные результаты докладывались,на научных семинарах кафедры биофизики МГУ, Третьем съезде Всероссийского общества физиологов растений (Санкт- Петербург, Россия 1993), Первом международном симпозиуме "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования" (Пущино, Россия 1995 г.), Первом Всероссийском симпозиуме фотобиологов (Пущино 1996 г.), Международном симпозиуме Европейского общества фитопатологов (EFPP) "Diagnosis and identification of Plant Pathogens" (Бонн, Германия 1996), 12-ом
Международном конгрессе по фотобиологии (Вена, Австрия 1996).
Публикации.
По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения,
выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 145
страницах, содержит 54 рисунка и 12 таблиц, список литературы
содержит . библиографических ссылок.