Содержание к диссертации
стр.
Введение 4
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ:
"ТЕМНОУСТОЙЧИБОСТЬ РАСТЕНИЙ" 9
Выживаемость растений при длительном отсутствии света 9.
Темновой метаболизм пластидных пигментов 14
Зависимость темноустойчивости растений от уровня метаболических процессов и запаса питательных веществ 28
Влияние длительной темноты на развитие растений 31
Постановка задачи 42
ГЛАВА П. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 44
Описание вегетационных установок ... 44
Условия выращивания растений 47
Методы контроля за состоянием растений 50
ГЛАВА Ш. ДЕЙСТВИЕ І5-СУТ0ЧН0Й ТЕМНОТЫ НА РОСТ
И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ 53
1, Темноустойчивость пшеницы в зависимос
ти от температуры воздуха в темно
те 53
2. Темноустойчивость фасоли и томатов в за
висимости от температуры воздуха в тем
новой период 83
Действие длительной темноты на пшеницу на разных этапах органогенеза ... 85
В н в о д н 88
ГЛАВА ІУ. ВЫРАЩИВАНИЕ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ
МНОГОСУТОЧНЫХ ФОТОПЕРИОДОВ 91
1. Влияние второй 15-суточной постановки
в темноту на рост и развитие пшеницы . 91
Влияние третьей 15-суточной постановки в темноту на пшеницу 102
Сравнительная характеристика пшеницы, выросшей при лунных фотопериодах и
при непрерывном освещении 106
Выращивание овощных холодостойких культур в условиях многосуточных фотопериодов III
Выводы 119
Заключение 121
Выводы 128
Список цитируемой литературы 130
Введение к работе
При проектировании замкнутых систем жизнеобеспечения на лун-с базах, включающих звено высших растений как репродуцента воды, здуха и пищи, встает вопрос о выборе источников освещения. Наи-іее приемлем был бьт вариант с использованием только солнечного све-, но в таком случае в течение вегетационного периода в фазе актив-?о роста растения неоднократно будут находиться в условиях длитель-?о (почти 15 земных суток) затемнения. В связи с из.у чением влия-ї свето-темновых циклов, по длительности значительно отличающихся суточных ритмов, на процессы роста и развития растений, а также пением ряда практических задач сельскохозяйственной биологии, уче-э обращались к проблеме влияния .длительного отсутствия света на зтения, но их работы посвящены, в основном, повреждающему действию шоты на растения (Власенко, Домбровская, 1951; Дилов и др., 1962; шаева, 1970 и др.)* При этом выявлены значительные отличия темно-гойчивости не только между различными видами, но и между растениями зого вида (Зеленский и др., 1983).
Вряд ли можно надеяться на то, что активно вегетирующие расте-ї, не имеющие запасных органов и не находящиеся на гетеротрофном гании, смогут пережить 15-суточное отсутствие света без поврежде-а процессов роста и развития. Следовательно, необходимо понизить гивность метаболических процессов до такого уровня, при котором эцессы роста и развития были бы прекращены, а вся энергия, выделя-эя при дыхании, использовалась только на процессы поддержания уже эрмированных структур, но и эти затраты должны быть сведены до ми-уіума. Такое состояние живых организмов, "при котором функциониро-зие жизнеспособных структур в значительной степени ослаблено и ог-ничено, но растения все же находятся в жизнедеятельном состоянии" клдовский называет гипобиозом (1981). Он же указывает на то, что
состояние анабиоза у активно вегетирующих растений вряд ли возможно. У растений, находящихся в состоянии гипобиоза, возрастает устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов среды (Голдовский, 1981).
Решение проблемы переживания растениями' длительного темново-го периода, помимо использования в замкнутых системах жизнеобеспечения на лунных космических базах, может оказаться полезным при использовании светокультуры в практике и для селекционеров при необходимости консервации активно вегетирующих растений.
Кроме прикладного характера, изучение темноустойчивости растений представляет и теоретический интерес при изучении стойкости растений к воздействию неблагоприятных факторов среды: для выявления наиболее чувствительных к недостатку света структур и механизмов и .для изучения потенциальных ресурсов самозащиты растений.
Цель исследований: Изучить процессы роста и развития одно-двухлетних рестений в условиях света и темноты и показать возможность их выращивания от семени до хозяйственно-полезного урожая в лунном ритме смены .дня и ночи.
Аннотация. В предлагаемой работе было изучено влияние 15-су-точного темнового периода на процесс роста и развития растений. Показано, что повышение температуры от 3С до 5С, а тем более до ЮС значительно понижает темноустойчивость 15-суточных растений пшеницы. При 3С, 5С и ЮС достоверных изменений массы сухого вещества не происходило. Но при ЮС происходила полная потеря зеленых пигментов листьями нижнего яруса и на 68$ верхнего, конус нарастания отмирал. При 5С листья нижнего яруса утратили 81$ хлорофилла, а верхнего 32$, конус нарастания был частично поврежден. При 3С в листьях нижнего яруса содержание хлорофиллов уменьшилось на 24$, а в верхних осталось прежним, конус нарастания внешне не изменился. Последействие 15-суточной темноты также в значительной степени зависило от температуры воздуха в темноте: при ЮС про-
цессы роста и развития продолжались за счет боковых побегов; при 5С рост и развитие растений во времени совпадали со сроками роста и развития растений, выращенных в условиях непрерывного освещения, но озерненность колоса резко падала; при 3С нарушений процессов роста и развития растений не наблюдалось,
Темноустойчивость пшеницы, оцениваемая по озерненности колоса главного побега, была неодинакова у растений, поставленных в темноту на 15 суток на разных этапах органогенеза, У растений, поставленных в темноту на третьем этапе органогенеза (7 сеєтовнх суток) озерненность колоса по сравнению с пшеницей, пережившей дли-тельный темновой период на шестом этапе органогенеза, была достоверно ниже.
Кроме изучения темноустойчивости к однократному 15-суточному темновому периоду, была показана возможность выращивания холодостойких с/х культур на примере пшеницы, свеклы, моркови, редиса, укропа в условиях чередования 15 суток непрерывного освещения 15 сутками непрерывной темноты, если температура воздуха в темноте равна 3С. Все указанные культуры благополучно переживали "лунные" ночи и на "лунном" дне продолжали нормально вегетировать.
Полученные данные убедительно свидетельствуют о принципиальной возможности получения в условиях "лунных" фотопериодов традиционных растительных продуктов.
На примере пшеницы была проверена возможность использования зерна пшеницы, выросшей при "лунных" фотопериодах, в качестве семенного материала для последующего культивирования этих растений при "лунных" фотопериодах.
Научная новизна.
Установлена возможность переживания холодостойкими о.дно-и двухлетними культурами 15 суток темноты без повреждения процессов роста и развития растений.
Показана возможность выращивания холодостойких растений
(пшеница, свекла, редис, морковь, укроп) в условиях "лунных" фотопериодов, т.е. периодической смены 15 суток света 15 сутками темноты.
Апробация работы: Материалы .диссертации были доложены на Красноярской краевой конференции физиологов и биохимиков растений (1972); на Ш Всесоюзном совещании по управляемому биосинтезу и биофизике популяций (Красноярск, 1973); на заседании секции физиологов и биохимиков растений Красноярского отделения ВБО (1973); на XXXII Международном астронавтическом Конгрессе (1981).
Дубликатная По материалам диссертационной работы опубликовано 6 научных работ и получено авторское свидетельство.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
Темноустойчивость вегетативных и генеративных органов пшеницы в значительной степени определяется температурой воздуха во время 15-суточного темпового периода: при 3С нарушений процессов роста и развития не происходило; при 5С из-за частичного повреждения конуса нарастания происходило нарушение процессов развития', сказавшееся на озерненности колоса главного побега; при ЮС отмирание конуса нарастания приводило к прекращению дальнейшего роста и развития главного побега.
Одно- и двухлетние холодостойкие растения (пшеница, свекла, морковь, редис, укроп) можно выращивать и получать получать полноценный по биохимическому составу хозяйственно-полезный урожай в условиях периодической смены 15 суток света и темноты, если температура воздуха в темноте равна 3С. Семена, полученные при выращивании пшеницы в условиях "лунных" фотопериодов, могут быть использованы для последующего культивирования растений при этих фотопериодах.
Автор благодарит своих научных руководителей - академика АН СССР И.А.Терскова и доктора биологических наук проф.Г.М.Лисовско-
го. Автор выражает глубокую признательность кандидату биологических наук, старшему научному сотрудайку И.Н.Трубачеву, старшим инженерам лаборатории управления биосинтезом фототрофов О.В.іомину и В.Г.Сакашу и дежурным операторам этой лаборатории за умелую тех ническую помощь, оказанную при проведении данной работы.
