Введение к работе
Актуальность проблемы Одним из факторов эндогенной регуляции фотосинтеза в целом растении являются донорно-акцепторные отношения (Мокроносов, 1983, Чиков, 1985) Многие исследователи в поисках ключевых процессов, ответственных за регуляцию фотосинтетической функции, обращают внимание на взаимодействие фотосинтезирующих и потребляющих ассимилятов органов (Курсанов,1984, Чиков, 1987)
Однако, отношения между производящими и потребляющими органами в процессе онтогенеза, а также при изменении функциональных связей листа с целым растением не нашли еще достаточно полного объяснения, хотя эти взаимоотношения в большей степени определяют продуктивность растений
Следует отметить, что был исследован факт сбрасывания плодоорганов и возможные пути предотвращения данного явления В частности, показано, что в процессе образования и опадения плодоорганов значительное влияние оказывают факторы внешней среды Это влияние носит опосредовательный характер и сопряжено с интенсивностью и направленностью физиологических процессов Одной из главных причин опадения плодоорганов у хлопчатника, ограничение в них притока фотоассимилятов Проблема опадения плодоорганов нуждается в комплексном изучении регуляции плодоношения, что даст возможность определить подходы к разработке приемов сохранения на растениях хлопчатника необходимого количества полноценных коробочек (Каримов, 1996)
В этом плане важным компонентом, требующем глубокое изучение является вклад особенностей функционирование фотосинтетического аппарата листьев хлопчатника, так как именно в результате фотосинтетического метаболизма синтезируются вещества, участвующие на уровне донорно-акцепторных процессов
Исходя из этого, особую важность представляет исследование влияния соотношения между производством и потреблением ассимилятов на функционирования фотосинтетического аппарата растений хлопчатника, как важнейшей технической культуры Имеющиеся в литературе единичные публикации, посвященные донорно-акцепторным отношениям между ассимилирующими и потребляющими органами в продукционных процессах хлопчатника, не отражают полностью данную проблему
В связи с этим необходимо проведение детального изучения влияния соотношения между ассимилирующими и потребляющими органами на функционирование фотосинтетического аппарата и продуктивность хлопчатника
Цель и задачи исследования В соответствии с вышеизложенным, целью нашей работы является изучение роли донорно-акцепторных отношений в регуляции фотосинтеза и формировании продуктивности у перспективных сортов хлопчатника
В связи с этим были поставлены следующие задачи изучить функциональную активность фотосинтетического аппарата у
различающихся по продуктивности хлопчатника,
изучить характер распределения ассимилятов в растении, в репродуктивный период развития хлопчатника в связи с изменением параметров ССЬ-газообмена,
исследовать особенности метаболических взаимодействий между листом и органами, потребляющими ассимиляты
Выявить характер регуляторных связей между органами, ассимилирующими и потребляющими ассимиляты в системе целого растения
Научная новизна результатов. Было проведено комплексное исследование функциональной активности фотосинтетического аппарата, в связи с донорно-акцепторными отношениями у продуктивных сортов хлопчатника Впервые был изучен углекислотный и водный обмен листьев хлопчатника, в связи с взаимодействием между ассимилирующими и потребляющими ассимиляты органами Обнаружена положительная взаимосвязь между содержанием углеводов и УПП листа, а также дыхательной способностью листьев Показана наибольшая степень сопряженности фосфорили-рования и транспорта электронов у продуктивных сортов хлопчатника, которые создают условия для равновесия между запросом на ассимиляты и их синтезом Установлено, что высокая активность ассимиляции СОг связана с увеличением запроса на ассимиляты, вследствие чего стимулируется фотосинтетическая продуктивность
Получены дополнительные доказательства того, что полуденная депрессия фотосинтеза у хлопчатника является следствием нарушения баланса между запросом на ассимиляты и производством в системе целого растения
Показана возможность существования функционально активного фотосинтетического аппарата у хлопчатника с динамической системой равновесия донорно-акцепторных отношений, при которых потребности акцептирующих систем в ассимилятах обеспечивают активизацию физиолого-биохимических процессов формирования продуктивности
Практическая значимость работы. Полученный экспериментальный материал, позволит глубже понять механизмы регуляции фотосинтеза и донорно-акцепторного взаимоотношения в системе целого растения Выявленные формы доноров с высокой интенсивностью фотосинтеза и динамической системой равновесия донорно-акцепторных отношений, могут быть использованы для решения практических задач современной селекции хлопчатника
Научные разработки, опубликованные работы могут быть использованы при подготовке методических указаний и чтении спецпрактикумов по биохимии растений на кафедре биохимии биологического факультета ТГНУ
Апробация работы и научные публикации. Основные результаты работы доложены на 3 - республиканской научной конференции биохимиков РТ (2003), на 30-летии кафедры биохимии ТГНУ, на апрельских конференциях профессорско-преподавательского состава ТГНУ (2003, 2004, 2005, 2006, 2007), на конференциях и научных семинарах биологического факультета и кафедры биохимии ТГНУ, на расширенном заседании кафедры биохимии ТГНУ (2007)
По материалам диссертации опубликованы 8 научных работ Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 94 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований и обсуждений, заключения, выводов и списка использованной литературы, который включает 114 наименований на русском и английском языках Диссертация иллюстрирована 9 таблицами и 12 рисунками
