Введение к работе
,*ЦИ<І актуальность темы. Проблема индивидуального развития организмов, сформировавшаяся на стыке биологических наук, привлекает значительное внимание исследователей. Изучении закономерностей онтогенеза посвящали свои труды К.М.Бэр, Э.Геккель, Г.Клебс, Н.П.Кренке, Д.А.Сабинин, П.Г.Светлов, И.И.Шмальгаузен, К.Уод-дингтон, Д.Боннер, Б.Л.Астауров, М.ХЛайлахян, Т.А.Работнов, А.А.Уранов, Ф.М.Куперман, Л.И.Корочкин и др. Их работы положили начало разработке теоретических концепций развития.
На современном этапе изучения онтогенеза особую значимость приобретает поиск методологических подходов к исследованию влияния среды на развитие растений. Для решения этого вопроса необходимо создание метода, позволяющего количественно оценивать зависимость показателей кизнедеятельности растения от экологических факторов в онтогенезе. Нерешенным остается вопрос о влиянии экзогенных и эндогенных факторов на онто- и органогенез. Исследованием этой проблемы в нашей стране занимается несколько научных школ: М.ХЛайлахяна, Т.А.Работнова, Ф.М.Куперман, Н.Ф.Батыгина. Эти направления базируются на различных подходах к исследованию онтогенеза, в основе которых применение различных критериев и периодизаций индивидуального развития растений. Особенно широко исследуется индуктивное воздействие факторов среды на процессы морфогенеза (Чайлахян, 1984), в то же время прямое действие температуры исследовано недостаточно. В частности, слабо изучена температурная зависимость процессов роста и развития в онтогенезе растения; как в теоретическом, так и практическом отношении остается нерешенной проблема их оптимизации по этапам развития.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилось исследование онтогенетических реакций показателей вегетативного и репродуктивного развития Cucumis sativua L. на ранних этапах онтогенеза в зависимости от температуры.
При проведении исследований были поставлены следующие задачи:
разработать периодизацию онтогенеза и выделить этапы развития в онтогенезе огурца, различающиеся комплексом критериальных признаков
разработать методику исследования, позволяющую количест-
венно оценить реакции растения на изменение температуры в онтогенезе
- исследовать температурную зависимость показателей вегета
тивного и репродуктивного развития огурца в онтогенезе
- определить области температурного оптимума процессов'
роста и развития в онтогенезе огурца.
Научная новизна работы. Разработана возрастнвя периодизация онтогенеза растений, основанная на комплексе морфологических, морфофизиологических и гистологических критериев. Впервые установлено, что переход в новое возрастное состояние сопряжен с изменением структурно - функционального состояния меристем. Разработан метод "восходящей оптимизации", позволяющий количественно оценивать зависимость отдельных показателей роста и развития растений от условий среды по этапам онтогенеза. Проведены системные исследования температурной зависимости процессов роста и развития в онтогенезе огурца с использованием многофакторного планируемого эксперимента и моделирования. Получены температурные оптимумы для этапов органогенеза цветков, ростовых показателей, показано их изменение в онтогенезе в связи с возрастом растения. Установлено существование области общего температурного оптимума вегетативного и репродуктивного развития на каждом из этапов онтогенеза. Показано, что эта область смещается в ходе индивидуального развития.
Практическая значимость работы. Разработанный метод "восходящей оптимизации" может Сыть использован при изучении воздействия экологических факторов на различные показатели жизнедеятельности растения в онтогенезе. Установленные закономерности изменения температурной зависимости показателей роста и развития и полученные области оптимальных температур позволяют разрабатывать конкретные температурные режимы выращивания культиваров огурца в условиях защищенного грунта.
Работа выполнена по плану НИР Института биологии Карельского научного центра АН СССР (J5 государственной регистрации 81057490) и заданием НТП 0.51.01( П.01.05.05) ГКНТ СССР.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 1-й Всесоюзной конференции по анатомии растений (Ленинград, 1984), Всесоюзном совещании по фотосинтезу и продуктивности растений (Чернигов, 1987), III Всесоюзной конференции молодых
ученых и специалистов по физиологии растительной клетки (Петрозаводск, 1988), республиканских конференциях молодых ученых и специалистов (Уфа, 1987; Петрозаводск, 1989,1990), Всесоюзной конференции молодых ученых по проблемам окружающей среды Севера (Мурманск, 1990). Диссертация докладывалась на семинаре лаборатории биологии развития МГУ (Москва, 1990), заседании Карельского отделения Всесоюзного общества физиологов растений (Петрозаводск, 1990).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 научных работ, включая 10 статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 238 страницах машинописного текста, включая 31 таблицу и 39 рисунков. Список цитируемой литературы включает 353 наименования, в том числе 156 на иностранных языках.