Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
ИВАЧЕНКО ЛЮБОВЬ ЕГОРОВНА
ФЕРМЕНТЫ КАК МАРКЕРЫ АДАПТАЦИИ СОИ К УСЛОВИЯМ ВЫРАЩИВАНИЯ
03.02.08 - экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва - 2012
Работа выполнена на кафедре химии ФГБОУ ВПО Благовещенский государственный педагогический университет
Научный консультант:
доктор биол. наук, проф. Коничев Александр Сергеевич
Официальные оппоненты:
доктор биол. наук, проф. Загоскина Наталья Викторовна доктор биол. наук, проф. Воронков Николай Александрович доктор с.-х. наук, проф. Кобозева Тамара Петровна
Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В. С. Пустовойта РАСХН
Защита состоится 22 марта 2012 г. в 14.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская обл., г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, д.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета по адресу: 105005, Москва, ул.
Радио, д. 10а Автореферат разослан "Е.." _____________ 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук Т.А. Снисаренко
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Изучение биохимической адаптации живых организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды находится в центре современных биологических исследований и требует знаний основ адаптивных реакций. Ведущую роль в поддержании внутриклеточного гомеостаза и адаптации к стрессорам играют ферменты [Хочачко, Сомеро, 1988]. Общие закономерности стратегии биохимической адаптации животных достаточно широко изучены [Лукьянова, 2001;
Ковалев, 2003; Цветков, 2009], однако для растений, особенно культурных, обобщения такого масштаба отсутствуют.
Важная роль в изучении глубинных процессов регуляции жизнедеятельности принадлежит множественным формам ферментов и в частности генетически детерминированным изоферментам [Markert, 1985;
Филиппович, Коничев, 1987; Хочачко, Сомеро, 1988; Nortman, Weeden, 1992; Алтухов, 2003]. Используя информацию об изоферментах, в настоящее время селекционеры решают многие теоретические и прикладные задачи селекции [Ережепов, 1985; Илличевский, 1995;
апина, 1999; Конарев, 2001; Юренкова, 2005]. Практическая значимость изучения полиморфизма ферментных систем заключается в том, что изоферменты - это эффективные генетические маркеры [Райдер, Тейлор, 1983; Конарев, 1983; Chauhan, Gopinathan, 1985; Левитес, 1985;
Глазко, Созинов 1993; Алтухов, 1995; Козлов, 1997; Епифанцев и др., 2010]. Отзывчивость ферментных систем на изменения условий среды неоднократно отмечена в литературе [Блехман, 1979; Флеров, 1983;
укъянова, 2001; Ковалев, 2003; Иваченко и др., 2004; Олениченко, Загоскина, 2005; Коничев и др., 2005; Цветков, 2007; Домаш и др., 2008;
Синькевич и др., 2008; Гао и др., 2010; Lpez et al., 2010; Гамбарова, 2011].
В последнее время определенное внимание уделяется изучению генома сои [Keim et al., 1992; Maughan et al., 1995; Сеитова и др., 2004;
Рамазанова, 2007, 2008], полиморфизма белков и в том числе ферментов [Gorman, Kiang, 1977; Hildebrand, Hymowitz, 1980; Griffin, Palmer, 1995;
Иваченко, 2000, 2010; Селихова, 2003; Семенова, 2006; Епифанцев и др., 2010]. Расширение и обобщение фактического материала о множественных формах ферментов сои может стать одним из инструментов изучения адаптации.
Соя (Glycine max (L.) Merrill) - уникальный альтернативный источник белка и экономически выгодная техническая культура. Дальний Восток является основным производителем сои в России [Заостровных, Дубовицкая, 2003], но экономика страны обеспечивается отечественной соей всего на 20%, в то время как е мировое производство увеличивается высокими темпами. Амурская область производит 60 % всей сои в России [Кочегура, 2001; Шелепа и др., 2011]. Расширение посевных площадей объясняется не только возрастанием интереса к ней как ценной высокобелковой, кормовой и пищевой культуре, но и благоприятными почвенно-климатическими условиями для е возделывания [Синеговская, 2005]. Здесь же находится северный ареал дикорастущей сои (Glycine soja Siebold & Zucc), которая обладает высоким адаптивным потенциалом [Ала, Тильба, 2005] и является источником многих ценных генов, отсутствующих в генотипе представителей культурной сои [Козак, 2005].
Несмотря на пластичность и широкое распространение культуры, современные сорта сои очень требовательны к локальному размещению в определенных агроэкологических условиях. Для каждой зоны региона необходимо создавать свои сорта. В исследованиях по интродукции сои в нашей стране основное внимание селекционеры уделяют изучению хозяйственно ценных признаков. Но недостаточно внимания отводится изучению биологически активных веществ [Гинс и др., 2001] и ферментам, которые участвуют в адаптации организма к условиям среды [Иваченко, 1995, 2001, 2010].
В Амурской области выращиваются в основном сорта сои местной селекции, выведенные классическими методами. Они генетически очень близки, что приводит к обеднению генофонда культурной сои и ведет к ограничению ее адаптивного потенциала [Тихончук, 2004]. В связи с акклиматизацией и продвижением выращивания сои на север [Васякин, Гамзиков, 2002; Хегани и др., 2004; Посыпанов, 2007; Кобозева, 2007] возникла необходимость в глубоком изучении ее эколого-биохимических механизмов устойчивости и продуктивности.
Для более объективной оценки исходного материала культурной и дикорастущей сои на адаптивность необходимо было проанализировать различные сорта и линии сои, произрастающие в Амурской области, а также полученные в различных эколого-географических зонах. Важно определить направление биохимической адаптации, используя объективные показатели морфометрических и биохимических тестов в зависимости от комплекса климатических факторов. Для решения этой проблемы необходимо наличие каталога электрофоретических спектров ферментов дикорастущей и культурной сои, изучение влияния среды на активность ферментов и выявление лучших сортов сои, адаптированных к условиям выращивания.
По нашему мнению, характеристика сортов сои по активности и множественным формам ферментов, позволит создать паспорта сортов сои, которые можно использовать в селекционной практике для усовершенствования методов создания адаптивных сортов сои.
Цель и задачи работы. Основная цель работы - изучить возможность использования ферментов в качестве маркеров адаптации сои к условиям выращивания. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявить влияние агрометеорологических условий выращивания на активность и электрофоретические спектры каталазы, пероксидазы, кислой фосфатазы, эстеразы и амилазы районированных сортов сои.
2. Изучить адаптивный потенциал дикорастущей сои и выявить различия в активности ферментов межвидовых гибридов сои F2 и F3 (G.
max x G. soja) и их родителей.
3. Исследовать активность и электрофоретические спектры ферментов, биохимический состав семян, а также морфологические показатели сортов и сортообразцов сои коллекции ВИР различного эколого-географического происхождения.
4. Установить отзывчивость ферментов исследованных сортов сои к различным агроэкологическим условиям выращивания.
5. Изучить влияние осадка сточных вод (ОСВ) и стимуляторов роста на морфологические и биохимические показатели семян сои и выявить возможность их использования для выращивания сои.
6. Исследовать влияние температурного стресса и тяжелых металлов на энзиматическую активность проростков сои.
7. Оценить возможность использования ферментов в качестве маркеров адаптации сои к различным условиям выращивания для составления биохимических паспортов сортов сои.
Научная новизна и теоретическая значимость. Впервые представлено и экспериментально обосновано перспективное для селекции сои направление исследований ее ферментов в качестве маркеров устойчивости к условиям выращивания. В результате экспериментальной работы выявлено влияние погодных условий на изменение энзиматической активности семян сои различного филогенетического и экологогеографического происхождения. Впервые проанализированы и обобщены закономерности биохимической адаптации дикорастущей и культурной сои к условиям выращивания. Выполнен детальный анализ и систематизированы данные о выявленных электрофоретических спектрах каталаз, пероксидаз, кислых фосфатаз, рибонуклеаз, эстераз и амилаз семян сои. Впервые изучена связь разнообразия форм ферментов с климатическими условиями выращивания сои и другими стрессорами.
Обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций.
Научные положения диссертационной работы, выводы и рекомендации являются результатом многолетних полевых и лабораторных исследований, проведенных с применением разнообразных биологических, биохимических и физико-химических методов анализа. В исследованиях использовались стандартные и частично модифицированные автором биохимические и биологические методы, применяемые для определения химических и биологических показателей растений. Полученные результаты статистически обработаны.
Практическая значимость. Составлены биохимические паспорта районированных в Амурской области сортов сои; сортов и сортообразцов из других эколого-географических зон, а также форм дикорастущей сои.
Предложен способ использования энзиматической активности в качестве маркера устойчивости сортов сои к различным агроэкологическим условиям. Выявлены сорта сои, которые можно использовать в интродукции и адаптивной селекции для повышения адаптивного потенциала сои.
Основные теоретические положения и практические результаты диссертационной работы используются при чтении лекций и проведении лабораторных работ по биологической химии для студентов 4-5 курсов естественно-географического факультета ФГБОУ ВПО Благовещенский государственный педагогический университет, а также элективного курса Химия жизни, рекомендованного Министерством образования и науки Амурской области в качестве учебного пособия для учащихся 9-классов общеобразовательных учреждений.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Дикорастущая соя, обладающая высоким адаптивным потенциалом, характеризуется повышенной удельной активностью и небольшим числом форм ферментов (каталаз, пероксидаз, кислых фосфатаз, рибонуклеаз, эстераз и амилаз). Невысокая удельная активность ферментов культурной сои компенсируется увеличением числа их форм, что повышает устойчивость растений в различных условиях выращивания.
2. Стабильная удельная активность и число форм исследованных ферментов или их повышение в различных условиях выращивания семян сортов сои свидетельствует о высоком адаптивном потенциале сорта сои.
3. Адаптивные изменения активности и количества форм ферментов под влиянием условий среды связаны с количественными изменениями антиоксидантов (каротина, аскорбиновой кислоты), микроэлементов, масла и ненасыщенных высших жирных кислот (олеиновой, линоленовой кислоты).
4. Удельная активность и электрофоретические спектры ферментов семян можно использовать в качестве маркеров адаптации сортов сои к различным условиям выращивания.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на II и V Международных научно-практических конференциях Химия и химическое образование (г. Владивосток, 2000г., 12-18 сентября 2011г.);
III съезде Биохимического общества (г. Санкт-Петербург, 2002г.);
координационном совещании Сибири и Дальнего Востока по сое Актуальные вопросы производства и переработки сельскохозяйственного сырья в Дальневосточном регионе (г. Благовещенск, 2002г.);
Международной научно-практической конференции Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве (г. Барнаул, 2003г.); Международной научной конференции Перспективы использования геноресурсов в селекции сельскохозяйственных культур Дальнего Востока, (г. Владивосток, 2004г.); региональной научно-практической конференции Проблемы экологии и рационального использования природных ресурсов в Дальневосточном регионе (г. Благовещенск, 21-23 декабря 2004г.); V, VI, VII, VIII Международных симпозиумах Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования (г. Пущино Московской обл., 2003г., 2005г., 2007г., 2009г.); III Всероссийской научно-практической конференции Инновационные процессы в химическом образовании (г.
Челябинск, 12-15 октября 2009г.); ХI Международной научнометодической конференции Интродукция нетрадиционных и редких растений (г. Мичуринск Тамбовской обл., 21-25 июня 2010г.);
Международной научной конференции Фундаментальные исследования (Израиль, 10-17 апреля 2010г.); III общероссийской научной конференции Актуальные вопросы науки и образования (г. Москва, 11-13 мая 2010г.);
Международной научной конференции Мониторинг окружающей среды (Италия (Рим-Флоренция), 12-19 сентября 2010г.); Международной научно-практической конференции Аграрные проблемы соесеющих территорий Азиатско-Тихоокеанского региона (г. Благовещенск, 8-сентября 2010г.); III Международном экологическом конгрессе ELPIT2011, V Международной научно-технической конференции Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов (г. Тольятти, 21-25 сентября 2011г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликована 61 работа, включая 13 работ в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, монографии, 20 статей в материалах международных, всероссийских и региональных конференций, 20 статей в журналах и сборниках трудов, учебных пособий.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания материалов, погодных условий вегетационных периодов и методов исследования (глава 2), изложения и обсуждения собственных экспериментальных данных (главы 3-9), заключения и выводов, рекомендаций к практической селекции, списка литературы и приложений. Работа изложена на 389 страницах машинописного текста, включает 65 рисунков и 42 таблицы. Список использованной литературы включает 478 источников, в том числе 292 на иностранных языках.
ичный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследований, теоретически обоснованы пути их решения, подобраны и адаптированы для сои методы исследования. Работа написана автором единолично. Исследования проведены при непосредственном участии автора в совместных экспериментах с аспирантами и другими исследователями (о чем свидетельствуют ссылки на совместные публикации), которым автор выражает искреннюю благодарность.
Часть исследований, представленных в диссертации, выполненных совместно с аспирантами, оценены победой на II Дальневосточном молодежном инновационном конвенте в номинации Лучший региональный проект (2010г.). Аспирантка С.И. Лаврентьева на ХХIV Всероссийской конференции Национальное достояние России при Управлении делами Президента РФ удостоена диплома лауреата первой степени и звания Национальное достояние России (2009г.).
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов: 1) США - Дальний Восток России: активное партнерство (Портлендский университет - Благовещенский государственный педагогический университет (БГПУ), 2000-2003гг.); 2) БГПУ (2005г.); 3) Глобал Грит Грантс (США, 2007г.); 4) Фонда Согласие и губернатора Амурской области Ступени в будущее российской науки по направлению Модернизация агропромышленного комплекса (г. Благовещенск, 2010г.).
Содержание работы Глава 1. Влияние условий выращивания на биохимический состав сои (обзор литературы) В данной главе изложены сведения о сое как экологически пластичной культуре; о ее химическом составе и влиянии на него экологических факторов, а также обобщены материалы о ферментных системах сои и некоторых аспектах их применения в практических целях.
Глава 2. Материал, условия и методы исследования Материал исследования. Материалом для исследования служили семена сортов сои (Glycine max (L.) Меrrill), различающихся по скороспелости и происхождению. В работе использованы скороспелые сорта сои Закат, Смена, Соната селекции Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИ сои, г. Благовещенск), Соер-саратовской селекции и среднеспелые - ВНИИС-1, Октябрь-70, Гармония селекции ВНИИ сои и Луч Надежды селекции Дальневосточного государственного аграрного университета (ФГБОУ ВПО ДальГАУ, г.
Благовещенск), районированные в Амурской области. С 1987г. по 2011г.
для отработки методов исследования и лабораторных опытов семена сортов сои предоставлялись лабораториями семеноведения и селекции ГНУ ВНИИ сои. В 1999-2002гг. семена сортов сои получали из двух Госсортоучастков Амурской области, расположенных в южной (Тамбовский район, с. Садовое) и северной (Мазановский район, с.
Белоярово) агроклиматических зонах.
Формы дикорастущей сои (Glycine soja) получены из трех агроклиматических зон Амурской области (КА - Архаринский район, южная зона, КБ - Белогорский район, центральная зона, КЗ - Зейский район, северная зона). В 2000-2002гг. сою выращивали в культуре на опытном поле ГНУ ВНИИ сои в п. Садовом Тамбовского района Амурской области (южная агроклиматическая зона). Коллекция семян сои различного филогенетического происхождения и 2 гибридные комбинации второго и третьего поколения G. max x G. soja предоставлены для исследований лабораторией генетики ГНУ ВНИИ сои.
В период с 2000г. по 2002г. были изучены 33 сортообразца сои различного эколого-географического происхождения, полученные из Государственного научного центра Всероссийского института растениеводства Россельхозакадемии (ГН - ВИР г. Санкт-Петербург), Дальневосточной опытной станции ВНИИР и образцы селекционеров ДальГАУ. Коллекцию выращивали на поле учебно-опытного хозяйства ДальГАУ (южная агроклиматическая зона). Вторая коллекция семян сои из 26 образцов (получена из ГН - ВИР и ГН - ВНИИ сои) в 2003г. выращена на агробиостанции Благовещенского государственного педагогического университета (ФГБОУ ВПО БГПУ, г. Благовещенск) (южная агроклиматическая зона) и демонстрационном участке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИССОК, п. Одинцово Московской области).
Опыты по влиянию комплексных препаратов были проведены в 2003г. на опытных полях ГНУ ВНИИ сои в южной и северной агроклиматических зонах. Комплексные препараты на основе нитрагина и гуминовых кислот созданные в ГНУ Тихоокеанский институт биоорганической химии (ГНУ ТИБОХ, г. Владивосток) использовали для предпосевной обработки семян в концентрациях рекомендуемых изготовителем. В опыте использовали два контроля: 1 - контроль без обработки (сухие семена) и 2 - семена, обработанные дистиллированной водой.
Для изучения влияния тяжелых металлов проростки сои сорта Гармония выращивали на питательной среде при температуре +26С по общепринятой методике в модификации Бегуна [Бегун, 2005]. В первом опыте использовали растворы сульфата меди, во втором - растворы сульфата цинка в концентрациях 610-5М; 610-4М и 310-3М. Каждый опыт проводился в двадцати повторностях и длился 25 дней до появления второго тройчатого листа.
Для изучения влияния температуры на активность ферментов семена сои сорта Гармония термостатировали при температуре 4оС, 10оС, 23С, 37С, 42С и 45С в течение 5 часов.
Метеорологические условия в годы исследований отличались от среднемноголетних по температурному режиму и количеству осадков (табл.1). 1999 год оказался сложным по метеоусловиям. В фазе начального роста сои в обеих агроклиматических зонах тепла и осадков было меньше среднемноголетнего значения. В июле температура воздуха поднялась выше почти на 3 оС в северной зоне и на 1,4 оС в южной. В южной зоне осадков выпало за июль141% и август 154% нормы, в то время как в северной зоне за этот период наблюдался значительный дефицит влаги.
Вегетационный период сои прекратился в третьей декаде сентября из-за раннего наступления заморозков. Сумма активных температур о соответствовала среднемноголетней (2060 С в северной и 2301 оС в южной).
Таблица Метеорологические условия за вегетационные периоды 1999-2003гг.
Меся- Среднемно- 1999 г. 2000г. 2001г. 2002г. 2003г.
цы голетние С Ю С Ю С Ю С Ю С Ю С Ю Средняя температура воздуха, оС V 11,5 13,3 10,4 11,9 12,2 13,7 11,3 13,0 12,8 12,7 9,8 11,VI 17,3 20,6 17,1 18,2 18,8 21,4 17,4 19,9 17,6 18,0 17,7 19,VII 20,3 22,4 23,1 23,8 20,1 22,3 20,4 21,4 20,5 21,2 19,6 20,VIII 19,0 19,8 16,9 18,5 20,0 21,7 18,9 20,7 16,9 17,4 16,5 17,IX 8,5 11,2 9,7 11,7 12,7 14,8 7,9 11,9 11,0 11,6 9,8 12,X 1,9 2,3 -1,8 1,4 -0,3 2,4 1,9 3,3 -0,6 2,2 1,9 2,Среднее 13,1 14,9 12,6 14,3 13,9 16,1 13,0 15,0 13,0 13,9 12,6 14,Сумма осадков, мм V 22 46 29 22 32 14 67 72 44 51 96 VI 85 87 47 67 38 21 68 12 89 102 46 VII 126 127 62 180 140 151 155 129 148 148 308 2VIII 108 131 104 202 173 114 82 62 48 103 245 1IX 80 82 121 55 33 33 17 12 14 19 92 1X 25 22 27 25 42 51 25 7 30 34 25 Сумма 446 495 390 551 458 384 414 294 373 457 812 6Примечание: С - северная агрозона, Ю - южная агрозона.
В 2000г. в период развития сои стояла жаркая погода во всех агроклиматических зонах, причем температура воздуха в южной зоне была выше нормы (табл.1). Сумма годовых активных температур превышала среднемноголетние данные на 268 и 465оС по северной и южной зоне соответственно. Недостаток влаги отмечен в первой половине лета и сентябре. И только в третьей декаде июля и августе в области (особенно на севере) зафиксирован значительный объем осадков, что улучшило состояние сои в период бобообразования.
Температурные условия 2001 г. соответствовали среднемноголетним значениям для агроклиматических зон возделывания сои в Амурской области. Существенное влияние на рост и развитие сои в этом году оказали осадки. Наименьшее их количество (59% нормы) выпало за период с июня по сентябрь в южной агроклиматической зоне. В северной зоне объем осадков был близок к норме. Сумма активных температур была немного выше нормы.
Следует отметить, что за три года исследований (1999-2001 гг.) наблюдалась сходная температурная динамика в течение вегетационного периода по изученным агроклиматическим зонам, с учетом повышения о температуры в южной зоне на 1-2 С. Существенные различия в метеоусловиях отмечены по осадкам.
Вегетационный период 2002 года был более благоприятным для роста и развития сои в южной агроклиматической зоне. Только в первой половине вегетационного периода температура в этой зоне была ниже среднемноголетнего. В северной агроклиматической зоне отмечены незначительные колебания температуры, но лимитирующим фактором были незначительные осадки в период бобообразования и налива семян.
В 2003 году сою выращивали в Амурской и Московской областях в сложных агрометеорологических условиях. Метеорологические условия в южной агроклиматической зоне Амурской области были самыми неблагоприятными за годы исследования. Засушливые условия в мае, а также в первой и второй декаде июня сменились обильными осадками, что привело к значительному переувлажнению почвы, сумма осадков превысила среднемноголетние показатели, особенно в северной агрозоне.
Средняя температура воздуха за вегетационный период отмечена ниже нормы в июне и августе, поэтому сумма активных температур была несколько меньше нормы. Метеорологические условия в Московской области характеризовались в июне осадками - 46 % от нормы и пониженной температурой, а в июле и августе обильными осадками и умеренной температурой.
Основные методы исследования. Полевые опыты закладывали согласно методике изучения коллекционных образцов в селекционном питомнике. Отбор образцов для анализов проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур.
Изучение влияния осадка сточных вод (ОСВ) проводилось в условиях полевого опыта на агробиостанции ФГБОУ ВПО БГПУ. В качестве удобрения использовались осадки сточных вод станции биологической очистки муниципального предприятия водопроводноканализационной станции г. Благовещенска. Опыт закладывали в трех вариантах: в почву вносился 1) ОСВ с иловых полей; 2) ОСВ цеха механического обезвоживания; 3) компост на основе ОСВ с иловых полей.
В качестве контроля использовали почву без внесения осадка сточных вод.
ОСВ вносили под сою в период предпосевной подготовки почвы в количестве 20, 40 и 60 кг на делянку площадью 10 м2.
Изучали биометрические (количество бобов, семян, масса семян с одного растения, масса 1000 семян) и биохимические показатели изучаемого материала (содержание в семенах белка, масла, аминокислот, высших жирных кислот, каротина, аскорбиновой кислоты, удельную активность и электрофоретические спектры ферментов).
Содержание белка, масла и их качественный состав определяли хроматографическим методом на сканере Nir-42 в лаборатории ГНУ ВНИИ сои [Низкий, 1999]. Содержание тяжелых металлов определяли методом инверсионной вольтамперометрии [Методика, 1995]. Содержание аскорбиновой кислоты в размолотых семенах сои определяли методом титрования [Плешков, 1985], каротина - фотоколориметрическим методом [Плешков, 1985]. Для биохимического анализа из исследуемого материала (500 мг) готовили экстракты белков, в которых определяли белок по Лоури [Lowry et al., 1951] или биуретовым методом (для массового анализа).
Активность ферментов определяли соответствующими стандартными методами: каталазу газометрическим методом [Ермаков и др., 1987], пероксидазу по Бояркину [Макроносов, 1994], эстеразную активность по Ван Асперну [Van Asperen, 1962], кислую фосфатазу и амилазу - фотоколориметрическим методом [Ермаков и др., 1987], рибонуклеазу по методу Рассела [Rassel, 1963], активность малат-, алкоголь- и глюкозо-6фосфатдегидрогеназ спектрофотометрическим методом [Кочетов, 1980].
Удельную активность ферментов рассчитывали в единицах на мг белка.
Электрофоретические спектры исследуемых ферментов выявляли методом электрофореза на колонках 7,5 %-ого полиакриламидного геля.
Выявление на геле зон с ферментативной активностью (форм ферментов) проводили соответствующими гистохимическими методами [Левитес, 1986; Wendel, Weeden, 1989; Иваченко, 2008]. Поскольку стандартным критерием для характеристики множественных форм ферментов является их относительная электрофоретическая подвижность (Rf), разнокачественность сортов сои оценивали по выявленным формам ферментов согласно их Rf. Нумерация форм проведена от более высокоподвижных (к аноду), к низкоподвижным формам. Каждой форме ферментов было присвоено свое сокращенное обозначение в соответствии со значениями их Rf (для каталазы К1 - К8, пероксидазы П1 - П18, кислой фосфатазы КФ1 - КФ13, рибонуклеаз Р1 - Р12, эстераз Э1 - Э14, амилаз А1 - А10). (Редко встречающиеся дополнительные формы обозначили *).
Выявленные на энзимограммах зоны активности (формы ферментов) разделили по частоте встречаемости на 3 группы (0-19% - низкая встречаемость; 20-49% - средняя встречаемость; > 50% - высокая встречаемость форм).
Биохимические исследования проводили в лаборатории молекулярной биологии БГПУ в шести аналитических повторностях.
Статистическую обработку материала и расчет коэффициентов корреляций проводили по методикам Н. А. Плохинского [Плохинский, 1970], Б. А.
Доспехова [Доспехов, 1979] и А. В. Ваулина [Ваулин, 1998] с помощью программы Microsoft Office Excel, 2007.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Первым этапом работы явилось определение активности ферментов, которые можно использовать в качестве маркеров. Для исследований были выбраны две группы ферментов: оксидоредуктазы (каталаза, пероксидаза, дегидрогеназы) и гидролазы (амилаза, эстераза, кислая фосфатаза, рибонуклеаза). Для всех исследованных ферментов были изучены оптимальные условия определения их активности; выявлена активность в семенах и проростках сои; отзывчивость на наиболее важные стрессоры, а также отработаны методы выявления их электрофоретических спектров [Иваченко, 2008].
Глава 3. Влияние агроклиматических условий выращивания на энзиматическую активность и содержание биологически активных веществ в семенах районированных сортов сои По результатам наших исследований выявлены и охарактеризованы электрофоретические спектры ферментов сортов сои. Установлено, что спектры каталазы семян сои исследованных сортов относительно стабильны и состоят из 6-8 форм (рис. 1А).
Электрофоретические спектры пероксидазы отличались значительным разнообразием: в семенах обнаружено 18 форм фермента (рис. 1Б). Следует отметить, что сорта сои амурской селекции ВНИИС-1 и Соната содержат максимальное число форм пероксидазы, а сорта сои Луч Надежды (селекции ДальГАУ) и Соер-4 (саратовской селекции) - наоборот, минимальное.
В семенах сои за годы исследований установлено 13 форм кислой фосфатазы (рис. 1В). Сортовые различия проявились по формам фермента с высокой электрофоретической подвижностью. В семенах сои сорта Соер4 (саратовской селекции) обнаружены все формы фермента.
В семенах сои установлено 14 форм эстераз, которые отличались различной встречаемостью по сортам (рис. 1Г). У сорта Гармония выявлено 10 форм, у сортов ВНИИС-1, Октябрь-70 и Смена - 13 форм фермента.
Все формы амилаз (десять) установлены в семенах сои сорта ВНИИС-1, Октябрь-70 и Соер-4 (рис. 1Д). Для сорта Луч Надежды выявлено минимальное количество форм фермента - восемь.
Таким образом, впервые выявлены и проанализированы электрофоретические спектры каталаз, пероксидаз, кислых фосфатаз, эстераз и амилаз в семенах сортов сои, районированных в Амурской области.
Установленные формы ферментов позволили оценить разнокачественность сортов сои, различающихся по скороспелости.
Проведенные исследования показали, что скороспелые сорта селекции ГНУ ВНИИ сои и сорт Соер-4 саратовской селекции характеризуются более высокой встречаемостью форм изученных ферментов, за исключением пероксидазы. Установлено, что сорт Соер-4 саратовской селекции и сорт Луч Надежды селекции ДальГАУ отличались по составу и встречаемости форм исследуемых ферментов от сортов селекции ВНИИ сои.
Rf А Rf Б 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 Rf B Rf Г 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 Rf Д 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 1. Схемы энзимограмм каталаз (А), пероксидаз (Б), кислых фосфатаз (В), эстераз (Г) и амилаз (Д) в семенах районированных сортов сои, полученных в условиях 19992002 года (1 - ВНИИС-1, 2 - Октябрь-70, 3 - Соната, 4 - Закат, 5 - Смена, 6 - Луч Надежды, 7 - Соер-4, 8 - Гармония).
В настоящее время стоит задача создания новых сортов сои, обладающих устойчивостью к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Сорта должны иметь короткий вегетационный период и быть хорошо адаптированными к условиям возделывания. Установлено, что агроклиматические условия периода вегетации сои значительно влияют на величину урожая [Ефимова, 1999].
Изучение удельной активности каталазы семян районированных в Амурской области сортов сои показало, что в неблагоприятном по температурному режиму и количеству осадков 1999г. наблюдалась высокая активность этого фермента (рис. 2А), за исключением скороспелых сортов Соната и Соер-4 семена, которых, видимо, успели вызреть до заморозков. В 2000 г. активность каталазы была ниже, чем в 1999г. (табл. 2). Высокой удельной активностью каталазы обладали семена сорта сои Смена, а у сортов Соер-4 и Гритиказ-80, наоборот, она была низкой (рис. 2 А). Наименьшая активность каталазы выявлена в семенах сои, выращенных в 2001г. Причем в этом году, как и в предыдущем, удельная активность каталазы семян сои, выращенных в северной и южной агроклиматических зонах, отличалась незначительно.
А Б 1999 2000 201 2 3 4 5 6 7 8 9 Рис. 2. Удельная активность каталазы (А) и пероксидазы (Б) в семенах сортов сои, полученных в 1999-2001гг. 1 - Смена, 2 - Соната, 3 - Закат, 4 - Рассвет, 5 - Гармония, - Луч Надежды, 7 - ВНИИС-1, 8 - Соер-4, 9 - Октябрь-70, 10 - Гритиказ-80.
При изучении удельной активности пероксидазы семян сои, выращенных в 1999-2000 гг., была установлена низкая активность для всех исследованных сортов (рис. 2Б). В 2001 году выявлена высокая активность фермента, которая значительно различалась по зонам.
Активность пероксидазы в семенах сортов сои, выращенных в южной агрозоне, была почти в два раза ниже, чем в северной (рис. 2 Б). Очень низкая активность фермента в исследуемые годы отмечена для сортов Луч Надежды селекции ДальГАУ и Соер-4 саратовской селекции.
Таким образом, установлена низкая активность пероксидазы семян сои в сложных погодных условиях 1999г. соответствуют более высокой каталазной активности и повышенному содержанию форм этого фермента.
И, наоборот, в жарких условиях 2000г. выявлены повышенная активность и количество форм пероксидаз и снижение активности и количества форм каталаз. Эти факты показывают зависимость между активностями двух ферментов антиоксидантного комплекса семян сои. Кроме того, значительный интерес представляет высокое содержание каротина и высших ненасыщенных кислот (олеиновой и линоленовой) в условиях 1999г., когда активность пероксидазы была низкой (табл. 2). Проведенные нами исследования позволяют заключить, что активность ферментов антиоксидантной системы семян сои значительно зависит от погодных условий выращивания и связана с сортовыми особенностями сои.
Таблица Урожайность сои, биохимический состав и активность ферментов в семенах, выращенных в разных условиях Приамурья Северная агрозона Южная агрозона Признак 1999г. 2000г. 2001г. 1999г. 2000г. 2001г.
Каталаза (ед/мг белка х 10-3) 145,6 102,0 40,5 127,2 76,6 57,Пероксидаза (ед/мг белка) 2,03 7,2 71,0 2,5 17,2 37,Кислая фосфатаза (ед/мг белка х 10-6) 131 158 67,5 122 146 49,Эстераза (ед/мг белка х 10-3) 372 231 282 342 215 1Амилаза (ед/мг белка) 3,6 2,6 4,3 2,9 1,8 1,Белок, % 40,9 39,3 39,1 42,0 40,9 40,Масло,% 19,7 17,6 19,4 20,0 19,1 19,12,3 9,4 9,5 13,4 11,2 11,Олеиновая кислота,% Линоленовая к-та,% 11,1 7,9 10,6 8,7 6,5 7,Аскорбиновая кислота, мг % 5,0 2,3 3,1 2,7 1,8 5,Каротин, мг % 0,18 0,04 0,03 0,175 0,03 0,Урожайность, (ц/га) 14 25 23,2 27 26 Скорость биохимических процессов зависит также от уровня активности гидролитических ферментов (табл. 2). Установлены значительные колебания удельной активности кислой фосфатазы, амилазы и эстеразы в семенах сои в зависимости от погодных условий года выращивания. Анализ активности ферментов показал, что сложные метеорологические условия вегетационного периода 1999г.
способствовали увеличению удельной активности амилаз и эстераз.
Высокая температура 2000г. вызвала повышение удельной активности кислой фосфатазы. В южной агроклиматической зоне в 2001г. при недостаточном количестве осадков в семенах районированных сортов сои отмечена низкая активность гидролитических ферментов.
А Rf Rf Rf Rf Rf Rf C Ю C Ю C Ю 1999г. 2000г. 2001г.
Б Rf Rf Rf Rf Rf Rf C Ю C Ю C Ю 1999 г. 2000г. 2001г.
В Rf Rf Rf Rf C Ю C Ю 2000г. 2001г.
Рис. 3. Встречаемость форм эстераз (А), амилаз (Б) и кислых фосфатаз (В) семян сои районированных сортов, полученных в северной (С) и южной (Ю) агроклиматических зонах ( 0-19% - низкая встречаемость; 0-49% - средняя встречаемость; > 50% - высокая встречаемость форм).
Эти данные свидетельствуют об интенсивности распада липидов и углеводов под влиянием стрессовых факторов, о чем в частности свидетельствует увеличение содержания высших жирных кислот при повышении активности эстераз (табл. 2).
Изучение электрофоретических спектров кислой фосфатазы, эстераз и амилаз показало, что низкая температура в 1999г. привела к уменьшению числа форм ферментов и их встречаемости (рис. 3).
В семенах районированных сортов сои установлено всего две формы эстераз (Э2 и Э3), причем по одной форме в различных агроклиматических зонах, которые по метеорологическим условиям в этом году различались по количеству осадков. В северной зоне осадков было значительно меньше нормы. Следует отметить, что в этих условиях появляются формы эстераз Э5-Э8 со средней электрофоретической подвижностью. В семенах сои, выращенных в двух агроклиматических зонах в условиях 1999г., выявлено по три формы амилаз: А3, А9 и А10.
.
Rf А Rf Б 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б2б 3б 4б5б 6б 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б Rf В 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б Рис. 4. Схемы энзимограмм каталаз (А), пероксидаз (Б) и эстераз (В) семян районированных сортов сои, полученных в северной (а) и южной (б) агроклиматических зонах. 1 - ВНИИС-1, 2 - Октябрь-70, 3 - Соната, 4 - Закат, 5 - Смена, 6 - Соер-4.
Высокая температура 2000г. вызвала повышение числа форм ферментов гидролаз (рис. 3). Вызывает интерес появление большого количества форм эстераз Э3-Э14, особенно в южной агроклиматической зоне. Для амилаз в семенах районированных сортов сои установлена высокая встречаемость форм А1-А3, А7-А10, в то время как для форм А4А6 обнаружена различная встречаемость в агроклиматических зонах соесеяния. Формы кислых фосфатаз в 2000г. отличались разнообразием, причем в южной агроклиматической зоне, кроме КФ12 и КФ13 выявлена высокая встречаемость формы КФ8В 2001г. (в северной агроклиматической зоне по метеоусловиям норма, а в южной - засуха) количество форм эстераз семян сои снизилось в северной зоне до пяти (Э2, Э3, Э8, Э9 и Э14) и в южной до четырех (Э2, Э3, Э11 и Э14) (рис. 3). Для амилаз следует отметить большое число форм (А2, А3, А5, А7, А8, А9 и А10), причем высокую встречаемость имела одна форма (А10) в северной и две (А9 и А10) в южной агроклиматической зоне. Количество форм кислой фосфатазы семян сои в 2001г. снизилось незначительно, но следует отметить меньшую встречаемость выявленных форм этого фермента у исследованных сортов, за исключением формы КФ7 в северной и КФ1 в южной агрозонах. Следует отметить, что как высокая, так и низкая температуры воздуха при выращивании сои приводят к увеличению количества форм эстеразного комплекса со средней электрофоретической подвижностью.
В 2002г., когда в северной агроклиматической зоне выпало мало осадков в период бобообразования и налива семян, выявлено повышенное количество форм исследованных ферментов, что, по-видимому, способствует их лучшей адаптации к метеоусловиям региона (рис. 4).
Установлено, что встречаемость различных форм исследуемых ферментов в семенах сои районированных сортов зависит как от метеорологических условий года выращивания, так и от агроклиматической зоны возделывания.
В результате биохимической оценки семян сортов сои, районированных в Амурской области, нами показано, что в зависимости от метеорологических условий вегетационных периодов и экологических условий зоны выращивания изменяется активность ферментов (табл.2), что, в свою очередь, приводит к изменению направленности химических процессов и отражается на биохимических показателях семян сои (содержание белка, масла, высших ненасыщенных кислот, аскорбиновой кислоты, каротина) и урожайности.
Глава 4. Влияние погодных условий выращивания на энзиматическую активность семян дикорастущей сои Известно, что у культурных сортов сои из-за увеличения доли рецессивных генов теряется адаптивный потенциал, что влияет на урожайность. У дикорастущих форм сои как морфологические, так и хозяйственно ценные признаки кодируются, как правило, доминантными генами, и поэтому адаптивный потенциал растений оптимален [Ала, 2009].
В природных условиях морфологические и биохимические показатели дикорастущей сои в большей степени обусловлены факторами среды [Ала, 2002]. Ферменты каталаза и пероксидаза являются важными антиоксидантами. Нами установлена повышенная активность этих ферментов в семенах дикорастущей сои по сравнению культурной, что, видимо, обусловлено более высоким адаптивным потенциалом G. soja.
Изучение активности каталазы и пероксидазы в семенах дикорастущей сои показало, что если активность пероксидазы увеличивалась, то активность каталазы снижалась (табл. 3).
Выявлены также различия активности кислой фосфатазы, эстеразы и амилазы семян дикорастущей сои от условий года (табл. 3). Следует отметить очень низкую активность пероксидазы и самую высокую активность каталазы, кислой фосфатазы, амилаз и эстераз в условиях 2000г., когда в течение вегетационного периода стояла жаркая погода. В 2001г. удельная активность пероксидазы была выше, активность остальных исследуемых ферментов низкой. В 2001-2002гг. выявлены незначительные различия по удельной активности амилазы и кислой фосфатазы. В 2002г. по сравнению с 2001г. активность зстеразы и каталазы уменьшилась на 30%, а активность пероксидазы увеличилась в два раза.
Исследование электрофоретических спектров пероксидаз, каталаз, кислых фосфатаз, эстераз и амилаз в семенах дикорастущей сои в течение трех лет показало значительные различия их по количеству форм в зависимости от метеорологических условий года выращивания.
Rf А 0,0, 0,0, 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б 1в 2в 3в 4в 5в 6в Rf Б 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б 1в 2в 3в 4в 5в 6в Рис. 5. Схемы энзимограмм каталаз (А) и пероксидаз (Б) семян форм дикорастущей сои (1 - КА-1344, 2 - КА-1388, 3 - КБ-104, 4 - КБ-49, 5 - КЗ-6316, 6 - КЗ6359), полученных в условиях 2000г. (а), 2001г. (б), и 2002г. (в).
В семенах дикорастущей сои в условиях жаркого и влажного лета 2000г. выявлено большое количество форм каталазы, пероксидазы, кислой фосфатазы и эстеразы и амилазы. Для каталазы в этом году установлена дополнительная редко встречающаяся более подвижная форма К1* (рис.
5). Наименьшее количество форм гидролаз отмечено в 2001г (рис.6). В 2002г. выявлена только одна форма пероксидазы, обладающая очень высокой активностью и увеличение форм гидролаз. Электрофоретические спектры кислой фосфатазы значительно меняются в зависимости от года выращивания.
Rf А 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б 1в 2в 3в 4в 5в 6в Б Rf Б 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б 1в 2в 3в 4в 5в 6в Rf В 1а 2а 3а 4а 5а 6а 1б 2б 3б 4б 5б 6б 1в 2в 3в 4в 5в 6в Рис. 6. Схема энзимограмм эстераз (А), амилаз (Б) и кислых фосфатаз (В) семян форм дикорастущей сои (1 - КА-1344, 2 - КА-1388, 3 - КБ-104, 4 - КБ-49, 5 - КЗ-6316, 6 - КЗ-6359), полученных в условиях 2000г. (а), 2001г. (б), и 2002г. (в).
При сравнении результатов исследования дикорастущей сои по хозяйственно-ценным и морфологическим признакам (табл. 3), нами установлено, что в более благоприятном по погодным условиям 2002 г. в семенах накопилось максимальное количество белка и минимальное - масла. Содержание олеиновой и линоленовой кислот в семенах дикорастущей сои было значительно выше в 2001 г, что, видимо, связано с засушливыми погодными условиями на юге области. Максимальное количество семян с высокой их массой с одного растения получено в 2001г. Масса 1000 семян по исследуемым годам колебалась незначительно, что свидетельствует о стабильности этого показателя для сои.
Таким образом, установлено, что увеличение температуры воздуха либо количества осадков, вызывает повышение активности и количества форм исследуемых ферментов, что, видимо, способствует лучшему приспособлению дикорастущей сои к неблагоприятным условиям выращивания. При этом возрастает содержание олеиновой и линоленовой кислот, а также количество или масса семян с одного растения.
Таблица Биохимический состав семян и морфологические показатели форм дикорастущей сои (А) и сортов различного эколого-географического происхождения (Б), выращенных в 2000-2002гг.
Признак 2000г. 2001г. 2002 г.
А Б А Б А Б Каталаза (ед/мг белка х 10-3) 229 152 166 135 104 Пероксидаза (ед/мг белка) 33,8 11 466 300 877 2Кислая фосфатаза (ед/мг белка х 10-6) 246 174 146 188 159 2Эстераза (ед/мг белка х 10-3) 238 290 125 120 84 2Амилаза (ед/мг белка) 9,8 4,2 2,3 4,6 2,1 0,Белок, % 48,9 39,3 47,4 41,2 50,4 40,Масло,% 10,3 18,2 11,1 18,9 9,5 20,Олеиновая кислота,% - 12,4 16,4 13,5 14,6 12,Линоленовая к-та,% - 10,2 16,5 9,0 7,1 7,Каротин, мг % - 0,054 0,045 0,040 0,035 0,0Число семян с одного растения, шт 608 48 1069 49 793 Масса семян с одного растения, г 19,8 6,5 33,5 5,9 22,6 5,Масса 1000 семян, г 32,7 132 29,8 120 29,5 1В настоящее время для увеличения адаптивного потенциала сои в селекционном процессе активно применяются линии дикорастущей сои. В результате проведенных нами исследований родительских форм и их гибридов второго и третьего поколений нами выявлены изменения биохимических показателей, в том числе энзиматической активности, в зависимости от генотипа родительских форм и погодных условий года выращивания. Установлено, что гибрид Садовый х КБ-103 оказался лучшим по всем исследуемым показателям.
Глава 5. Влияние погодных условий выращивания на структуру урожая сои, биохимический состав и активность ферментов семян мировой коллекции ВИР, полученных из различных экологогеографических зон Активность и множественные формы ферментов сои, как признак, до сих пор остаются вне поля зрения селекционеров. Хотя именно ферменты способствуют быстрой адаптации растений к постоянно изменяющимся условиям среды.
В течение 3-х лет нами изучена активность пероксидазы, каталазы, кислой фосфатазы, эстеразы и амилазы для сортообразцов и сортов сои разного происхождения, которые были разделены на восемь экологогеографических групп.
При изучении активности пероксидазы в семенах сои выявлены образцы (№392, №595, №395 селекции ДальГАУ, Кобра хабаровской селекции, Lambert, Ке 73042 из США, Р-72 и 76-11 из Канады, №4898 из Польши, Омская 4 сибирской селекции) с невысокой удельной активностью. Данная закономерность отмечена во все годы исследования.
Высокая активность пероксидазы важна для процесса адаптации, но значительно ухудшает вкусовые качества семян. При сравнении полученных данных следует отметить, что в семенах сои 2000 года, когда стояла жаркая погода, удельная активность пероксидазы была значительно ниже по сравнению с семенами урожая 2001-2002гг.
Активность каталазы в семенах сои коллекционных сортообразцов и сортов была стабильной. Наиболее высокая активность фермента установлена для сортов хабаровской селекции. Самой низкой активностью каталазы характеризуются сорта из Китая, Канады, Амурской области, а также сортов Восточно-Европейской эколого-географической группы.
встречаемость форм каталаз по годам варьировала незначительно.
Обнаружено от четырех (Czechnica Pastewna) до восьми форм (Омская). В условиях 2000г. выявлено шесть форм фермента для образцов Ке 73042 и Lambert селекции США, что важно, так как для этих образцов отмечена очень низкая пероксидазная активность.
А Б Rf Rf Rf Rf Rf Rf Рис. 7. Встречаемость форм пероксидаз (А) и каталаз (Б) семян сои различного экологогеографического происхождения. ( 0-19% - низкая встречаемость; 0-49% - средняя встречаемость; > 50% - высокая встречаемость форм).
Удельная активность эстеразного комплекса значительно различалась по годам выращивания. В семенах образцов сои №392 и №5селекции ДальГАУ, Dong Nong 4 из Китая, Лань Краснодарского края, Lambert США, Govolga Чехии, Окская из Рязанской и Омская 4 из Саратовской областей отмечены наибольшее содержание масла и высокая удельная активность эстераз. У сорта Амурская бурая выявлены низкая эстеразная активность и низкое содержание масла. Эстераза в семенах сортов сои коллекции ВИР представлена большим количеством форм, которые значительно различались по годам (рис. 8).
Rf А 0,0,0,0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 151617 18 19 20 21 22 2324 2526 27 28 Rf Б 0,0,0,0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 151617 18 19 20 21 2223 24 2526 27 28 Rf В 0,0,0,0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20212223 24 25 26 27 28 Рис. 8. Схема энзимограмм эстераз в семенах сортов сои коллекции ВИР, полученных в условиях 2000г. (А), 2001г. (Б) и 2002г. (В).1 - №595, 2 - №392, 3 - №452, 4 - №395, - Амурская бурая, 6 - Юбилейная, 7 - ДЯ-1, 8 - Хэйхэ, 9 - Dong-Nong 4, 10 - A.
grinchon, 11 - Шара, 12 - Виза, 13 - Лань, 14 - Severina х Bravella, 15 - МОК, 16 - Кобра, 17 - Lambert, 18 - MON-25, 19 - № 4898, 20 - Czechnica Pastewna, 21 - Сибниик401, 22 - Безыменская, 23 - Ке73042, 24 - Локус, 25 - Окская, 26 - Омская, 27 - Юг-30, 28 - Волжская, 29 - Labzodin.
В 2000г. следует отметить сорта Безыменская (17 форм), Labzodin (16 форм), Dong-Nong 4 (15 форм) и Омская (14 форм), которые имели дополнительные формы. Небольшое количество форм установлено для сортообразцов содержащих в родословной дикорастущую сою (Амурская бурая, Виза, Лань и Lambert).
При изучении удельной активности амилазного комплекса выявлена низкая активность фермента в семенах сортообразцов из Амурской области - № 392, Китая, Беларуси (Альбуть), Хабаровского края (Кобра), Рязанской, Саратовской областей, Польши (№4888), Канады (Р 72-1). Высокая амилазная активность отмечена у сортообразцов из Амурской области (№595), Хабаровского края (МОК), Швеции и Чехии.
Для амилаз семян сои обнаружено от шести (A. grinchon) до десяти (Хэйхэ) форм. Семь форм амилаз установлено в условиях 2000г. в семенах сортообразцов №452, №395, Виза, Лань, МОN-25, Волжская и для образца Sevеrina х Bravalla в 2001г., а также в сортообразцах Хэйхэ, Шара, Виза, Lambert и Локус в 2002г..
А Б Rf Rf Rf Rf Rf Rf В Rf Rf Rf Рис. 9. Встречаемость форм эстераз (А), кислых фосфатаз (Б) и амилаз (В) семян сои различного эколого-географического происхождения, выращенных в условиях 20002002г.г. ( 0-19% - низкая встречаемость; 0-49% - средняя встречаемость;
> 50% - высокая встречаемость форм).
Высокая удельная активность кислой фосфатазы отмечена у культурных сортообразцов №595 (Амурская область), Dong Nong (Китай), A. grichnon (Болгария), Ствига (Беларусь), Lambert и MON (США), Окская (Рязанская область), Czechnica Pastewna (Польша), Белоцветковая-4 (Воронежская область), Severina х Bravalla (Швеция).
Большое количество форм выявлено для сортообразца №395 (одиннадцать форм) и Юбилейная (десять форм).
В результате исследований коллекции семян сои установлены значительные изменения множественных форм исследуемых ферментов в зависимости от метеорологических условий года выращивания. В семенах 2000г., когда в течение вегетационного периода отмечена повышенная температура, а в период налива семян выпало большое количество осадков, следует отметить низкую удельную активность и числа форм пероксидаз (П6, П7 и П8). В этих условиях выявлена высокая гетерогенность каталаз (К1, К2, К3, К4 и К5), кислых фосфатаз (КФ4, КФ6, КФ8, КФ9, КФ11 и КФ13), амилаз (А3, А5, А7, А8 и А9) и особенно эстераз (Э3,Э4, Э5, Э6, Э7, Э8, Э9, Э10, Э11, Э12, Э13) (рис. 7-9).
Недостаток осадков в 2001г., наоборот, вызвал увеличение активности и множественных форм пероксидаз (П8, П13, П14, П15, П16, П17 и П18) и снижение гетерогенности других исследуемых ферментов.
Для каталаз семян сои в условиях засухи установлены только формы К1, К2 и К8, кислых фосфатаз - формы Кф6, КФ10 и КФ13, амилаз - формы А3, А5, А8 и А9, эстераз - больше половины образцов содержали форму Э3. В 2000-2001гг. не выявлены различия по удельной активности кислой фосфатазы и амилаз.
В условиях вегетационного периода 2002г., который был более благоприятным для роста и развития сои, установлены только три формы пероксидаз (П7, П8, П18), по две формы каталаз (К1 и К8) и кислых фосфатаз (КФ5, КФ13), четыре формы эстераз (Э2, Э3, Э10 и Э13) и самое большое количество форм амилаз (А1, А2, А3, А5, А6, А7, А8 и А9).
Следует отметить, что в условиях 2000-2001 гг. выявлена обратная зависимость между количеством множественных форм пероксидаз и каталаз (рис. 7).
Анализируя результаты биохимических и морфометрических показателей (табл. 3), следует отметить, что стрессовые условия в период вегетации (повышенная температура воздуха на 2 С или недостаток влаги на 60 %) вызывают изменения в биохимическом составе семян и как следствие - в структуре урожая. Высокая температура воздуха в период вегетации сои способствует увеличению содержания линоленовой кислоты, количества бобов и массы семян с одного растения, но происходит снижение массы 1000 семян, содержания белка, масла и олеиновой кислоты. Дефицит влаги вызвал увеличение содержания олеиновой кислоты, каротина и белка, количества бобов и семян с одного растения, снижение массы 1000 семян и содержания линоленовой кислоты.
Таким образом, в разных погодных условиях выращивания коллекции сои различного эколого-географического происхождения отмечены значительные изменения активности и гетерогенности исследованных ферментов, что отразилось на биохимическом составе семян и структуре урожая сои.
Глава 6. Биохимический состав семян сортов сои коллекции ВИР, выращенных в условиях Амурской и Московской областей По мнению ряда авторов, в повышении устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды особую роль играют ферменты каталаза и пероксидаза, которые обладают антиоксидантной функцией [Васильева 2004; Sloukov et al., 2005; Прадедова и др., 2011]. При изучении удельной активности пероксидазы в семенах сои, коллекции образцов различных эколого-географических групп, выращенных в условиях Амурской и Московской областей, установлено, что активность значительно различается по сортам. Невысокая пероксидазная активность отмечена у сортов Bravalla и СибНИИК-6, выращенных в условиях Амурской и Московской областей. В Амурской области выявлены сорта Салют- 216, Evaws, Waetsthater, Тимирязевская-1, Брянская-11, Лучезарная, Линия 5214 с невысокой активностью, а в Московской области ПЭП-22, Светлая, Магева. Данные сорта сои важны для селекции, так как высокая активность пероксидазы значительно ухудшает качество семян при использовании их для пищевых целей. Высокой удельной активностью отличились сорта Соната, Гармония. Самая высокая активность пероксидазы отмечена у сортов Ugra в Амурской области, Брянская-11, Линия 52-14 в Московской области.
Анализируя электрофоретические спектры пероксидазы в семенах сои сортов коллекции ВИР (рис. 10), следует отметить большее количество форм фермента семян сои, выращенных в Амурской области по сравнению с этими же сортами, выращенными в Московской области. В сортах сои, выращенных в условиях Амурской области, выявлено до форм пероксидазы (Bravalla, СибНИИК-315), которые имели невысокую активность фермента. В семенах сортов сои, выращенных в условиях Московской области, выявлено от 2 до 5 форм фермента.
Анализ рибонуклеазной активности (РНКазы) семян сои различного эколого-географического происхождения, выращенных в Амурской и Московской областях, показал, что высокой активностью фермента обладают семена сортов сои шведской селекции (Ugra и Bravalla) и Соер-4 саратовской селекции, выращенных в обоих регионах (табл. 4).
Установлено, что семена сортов сои Oajachi японской, Waetshater германской селекции и гибрид Линия 1040-42 имеют высокую РНКазную активность в условиях Амурской области, а семена сорта СибНИИК-3сибирской селекции - в Московской области. В связи с этим сорта сои Oajachi и Waetshater и гибрид Линия 1040-42 можно рекомендовать к интродукции в Амурской области либо использовать в селекционных программах, а сорт СибНИИК-315 - в Московской области. При изучении электрофоретических спектров рибонуклеазы в семенах сои сортов коллекции ВИР, выращенных в условиях Амурской области, выявлено десять форм фермента, в то время как в Московской области - восемь.
Rf А 0,0,0,0,0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Rf Б 0,0,0,0,0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Рис. 10. Схемы энзимограмм пероксидаз семян сортов сои коллекции ВИР, полученных в Амурской (А) и Московской (Б) областях (1 - Соната, 2 - Гармония, 3 - Амурская-57, 4 - Салют 216, 5 - Oajachi, 6 - Evaws, 7 - Major, 8 - Ugra, 9 - Bravalla, 10 - ПЭП-22, - Ajma, 12 - Waetsthater,13 - Магева, 14 - УСХИ-6, 15 - Брянская 11, 16 - Тимирязевская-1, 17 - Лучезарная, 18 - Белоцветковая, 19 - Светлая, 20 - Соер-4, 21 - СибНИИК-6, 22 - СибНИИК-315, 23 - Линия 52-М, 24 - Линия-1040-42, 25 - Линия 590, 26 - Линия 02-51). Пропущенные образцы в Московской области - гибель растений на разных стадиях вегетации.
Наибольшее количество форм (четыре), обнаружено в семенах сорта Соер-4 (Саратовская область), выращенного в обоих исследуемых регионах. Также следует отметить сорта сои амурской селекции, Светлая рязанской селекции и Major французской селекции, в семенах которых обнаружено по две-три формы РНКаз, как в Амурской, так и в Московской областях. Таким образом, мы предполагаем, что на основе изучения активности и множественных форм рибонуклеаз сои можно отбирать более устойчивые к условиям выращивания сорта.
При изучении активности амилазы в семенах сои сортов коллекции ВИР, высокая активность амилазного комплекса характерна для сортов Waetshater из Германии, Ugra из Швеции, Major из Франции, ПЭП-22 из Ленинградской области, выращенных в Амурской и Московской областях.
Таблица Удельная активность некоторых гидролаз в семенах сои, полученных в Амурской и Московской области Сортообразец, Удельная активность происхождение рибонуклеазы* эстеразы** амилазы* Восточно-Азиатская эколого-географическая группа Соната А. 0,0060,00043 А. 40,60,6 А. 0,960,0Амурская обл. М. 0,01650,0012 М. 40,61,4 М. 1,220,0Гармония А. 0,0190,004 А. 29,90,6 А. 0,820,0 Амурская обл. М. 0,0520,0005 М. 32,11,0 М. 1,310,0Oajachi А. 0,550,0 А. 27,50,6 А.1,060,0Япония М. - М. - М.- Западно-Европейская эколого-географическая группа Major А. 0,0880,0085 А. 56,62,1 А. 1,550,0Франция М. 0,10,0058 М. 52,61,1 М. 1,73 0,0Северо-Европейская эколого-географическая группа Ugra А. 0,540,0064 А. 29,60,0 А. 1,680,0Швеция М. 0,490,035 М.58,21,0 М.1,650,Bravalla А. 0,4960,0006 А. 37,42,7 А. 0,770,0Швеция М. 0,450,043 М.28,40,6 М.1,160,0ПЭП-22 А.0,00820,00014 А. 24,90,0 А. 1,540,Ленинградская обл. М. 0,00580,00011 М.54,21,1 М.1,360,0Средне-Европейская эколого-географическая группа Waetshater А. 0,390,007 А. 92,61,6 А. 2,110,0Германия М. - М.- М.- Восточно-Европейская эколого-географическая группа Магева А. не выращивали А. не выращивали А. не выращивали Московская обл. М. 0,0060,0004 М. 41,20,8 М. 1,020,0Светлая А. 0,120,0,011 А. 27,40,0 А. 0,770,0Рязанская обл. М. 0,0650,0007 М.23,80,8 М.1,330,0Соер-4 А. 0,570,028 А. 44,41,1 А. 0,720,0 Саратовская обл. М. 0,350,0 М.34,61,1 М.1,320,0Южная Западно-Сибирская эколого-географическая группа СибНИИК-6 А. 0,02651,77 А. 35,60,0 А. 0,980,0Новосибирская обл. М. 0,00460,00014 М.25,51,0 М.1,320,0СибНИИК-315 А. 0,140,0014 А. 45,10,6 А. 0,780,0Новосибирская обл. М. 0,590,028 М.43,40,6 М.0,760,0Гибриды Линия-52М А. не определена А. 27,00,3 А. 1,00,0М. 0,1450,01 М.20,51,1 М.1,020,0Линия 1040-42 А. 0,30,0018 А. 28,20,2 А. 1,10,0М. 0,0270,0014 М.39,50,6 М.0,770,0Примечание: * (ед./мг белка); ** (ед./мг белка х 10-3).
А - Амурская область; М - Московская область (прочерк (-) - гибель растений на разных стадиях вегетации).
Остальные исследованные сорта, выращенные в Московской области, имели также высокую активность амилазного комплекса, за исключением сорта СибНИИК-315 сибирской селекции. В условиях Амурской области, следует отметить низкую активность фермента в семенах сортов сои из Восточно-Европейской эколого-географической группы, таких как Соер-4, Светлая, а также сорт Bravalla из Швеции (Северо-Европейская эколого-географическая группа) и СибНИИК-3(Южная Западно-Сибирская эколого-географическая группа) (табл. 4).
При изучении электрофоретических спектров амилазного комплекса в семенах сои, выращенных в Амурской области, выявлено всего десять форм фермента, а в Московской - девять. Максимальное количество форм (четыре) обнаружено в семенах сорта Major (Франция), возделываемых в обоих регионах. В Амурской области наибольшее количество форм установлено также для сорта Соер-4 (Саратовская область). Наименьшее количество форм (одна) выявлено для сорта Магева (Московская область).
В семенах сои, выращенной в условиях Амурской области, высокая активность эстеразы отмечена у сорта Waetsthater из Германии. Остальные сортообразцы имели удельную активность в два-три раза ниже. В семенах сои, выращенной в Московской области, наивысшей активностью эстеразы отличились сорта Ugra, ПЭП-22 и Major. В результате исследований установлено, что активность эстеразы и амилазы в семенах сортов сои Гармония и Соната (Амурская область), СибНИИК-315 (Новосибирская область) и Major (Франция) практически одинакова в Амурской и Московской областях, что свидетельствует о высокой стабильности данных сортов в разных агроклиматических условиях выращивания.
Анализируя электрофоретические спектры эстеразного комплекса в семенах сортов сои, выращенных в различных агроклиматических зонах (Амурская и Московская области), следует отметить незначительное количество форм данного фермента (от двух до четырех форм), как по областям возделывания, так и по сортам. Наибольшее количество форм (четыре) обнаружено в сортах сои, возделываемых в Амурской области, таких как Major (Франция), Oajachi (Япония), Waetshater (Германия) и линия 1040-42. Выявлено, что сорта Соната, Гармония (Амурская обл.), Bravalla (Швеция), СибНИИК-6, СибНИИК-315 (Новосибирская обл.), ПЭП-22 (Ленинградская обл.) и Линия-52М имеют одинаковое количество форм эстераз и сходную электрофоретическую подвижность, независимо от зоны произрастания, что, видимо, свидетельствует о высокой стабильности этого фермента в семенах.
Анализ активности пероксидазы и ферментов гидролаз в коллекции семян сои различного эколого-географического происхождения, выращенной в разных агроклиматических зонах (Амурская и Московская области), показал, что адаптивный потенциал сои зависит от сортовых особенностей и условий произрастания. Повышенное количеcтво форм исследуемых гидролаз характерно для сортов Соер-4 (Саратовская область) и Major (Франция), как в Амурской, так и в Московской области.
Московский сорт Магева имеет минимальное количество форм рибонуклеаз, эстераз и амилаз. По результатам исследования, установлено, что у сортообразцов, выращенных в условиях Амурской области, наблюдается повышенная активность и выявлено большее количество форм пероксидаз, рибонуклеаз и эстераз, что, вероятно, свидетельствует о лучшей адаптации к данному региону. Возможно, это обусловлено тем, что Дальний Восток является исторической зоной произрастания сои.
Анализ морфологических показателей и биохимического состава семян коллекции сортов сои, выращенных в условиях Амурской и Московской областей, показал, что сорта сои, выращенные в Московской области, почти в два раза превосходят сорта, выращенные в Амурской области, по количеству и массе бобов и семян. По этим показателям в Московской области лучшим оказался сорт Соната амурской селекции, высокие показатели имели сорта Магева (Рязанская обл.), СибНИИК-3(Омская обл.), Ugra (Швеция) и Major (Франция). По морфологическим показателям в Амурской области выделились сорта местной селекции и японский сорт Oajachi, имеющий крупные бобы и семена. Обращает на себя внимание германский сорт Waetsthater, который превосходил все изучаемые сорта по количеству бобов и семян (101 и 188 штук соответственно), а также их массе. По такому важнейшему показателю, как масса 1000 семян, более высокие показатели имели сорта сои, выращенные в Амурской области, особенно выделились гибридные линии, и сорта зарубежной селекции Major (Франция) и Oajachi (Япония). В Московской области по массе 1000 семян отличились сорта СибНИИК-6 и СибНИИК315 сибирской селекции, Ugra и Bravella шведской селекции, а также гибридная линия 1040-42.
Анализируя результаты биохимических показателей, следует отметить, что высокобелковых форм в коллекции не обнаружено. Высоким содержанием белка в Амурской области (более 39 %) отличились сорта Светлая, Соната и СибНИИК-6, несколько меньше (более 38 %) Гармония, Ugra, ПЭП-22, Соер-4, Брянская-11 и линия 1040-42. В Московской области по белку (более 38 %) выделились кроме сорта УСХИ-6, сорта Салют-216, Ugra, Bravella, Магева, Светлая, СибНИИК-315 и линии 104042. По содержанию масла большую часть исследуемых сортов сои следует отнести к среднемасличной группе (18-20 %). Более высокое содержание масла (20 % и выше) выявлено в семенах сортов Соната, Гармония, Брянская-11, СибНИИК-6 и линии 1040-42, выращенных в Амурской области, и только для СибНИИК-6 в Московской области. Несколько меньшим содержанием масла в Московской области отличились сорта Светлая, Соер-4, СибНИИК-315 и линия 1040-42. Таким образом, сорт семян сои СибНИИК-6 и линия 1040-42 имели высокий показатель масличности.
Ценность соевого масла связана с высоким содержанием в семенах ненасыщенных жирных кислот, особенно олеиновой и линоленовой.
иноленовая кислота значительно ухудшает качество масла для пищевых целей, но улучшает адаптивные свойства семян в период прорастания при неблагоприятных условиях. По содержанию олеиновой кислоты (более %) в Амурской области выделились сорта сои Соната, УСХИ-6, Тимирязевская-1, Брянская-11. Установлено, что для семян сортов сои, выращенных в Московской области, содержание олеиновой кислоты было значительно ниже, чем в Амурской области. Метеоусловия 2003 года вызвали повышение содержания в семенах сои олеиновой кислоты в Амурской и почти в два раза выше линоленовой в Московской области.
Таким образом, по содержанию хозяйственно ценных признаков (белка и масла) в семенах сои в Амурской области выделились районированные сорта Соната и Гармония, а также СибНИИК-6, Брянская-11 и линия 104042. В Московской области следует отметить по этому показателю сорта Светлая, СибНИИК-315 и линию 1040-42.
Нами установлено, что лучшие результаты по урожайности имели сорта Соната, Гармония (селекции ВНИИ сои) и Ugra (шведской селекции), хорошо зарекомендовавшие себя при выращивании в условиях Дальнего Востока. В Московской области они по биохимическим и морфологическим показателям превзошли районированный сорт Магева.
Глава 7. Изменение морфологических и биохимических показателей сои при использовании осадка сточных вод и комплексных препаратов Осадки сточных вод (ОСВ) являются дополнительным источником доступных растениям микроэлементов. Существующие санитарные нормы и правила регламентируют возможности использования ОСВ в качестве органоминерального удобрения [СанПиН].
Анализ энзиматической активности в семенах сои показал влияние различных видов ОСВ на активность ферментов (рис. 11). Установлено, что при внесении ОСВ с иловых полей в количестве 20 кг наблюдается увеличение удельной активности каталазы, амилазного и эстеразного комплексов. Внесение 40 и 60 кг ОСВ вызвало снижение активности этих ферментов и увеличение активности кислой фосфатазы.
Осадки цеха механического обезвоживания приводят к значительному увеличению активности всех исследуемых ферментов. При внесении ОСВ в количестве 60 кг активность всех изученных ферментов увеличивается более чем в 2 раза и соответствует максимальному приросту урожайности. Использование компоста на основе ОСВ с иловых полей приводит к незначительному повышению активности ферментов и не улучшает морфологические показатели сои.
Изучение электрофоретических спектров ферментов семян сои, полученных после внесения различных видов ОСВ в разных количествах, выявило повышенное количество форм исследуемых ферментов (рис.11).
А Rf А К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в Б Rf Б К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в Rf В В К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в Rf Г К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в К 1а 1б 1в 2а 2б 2в 3а 3б 3в Рис. 11. Удельная активность и схемы энзимограмм каталаз (А), амилаз (Б), эстераз (В) и кислых фосфатаз (Г) семян сои, полученных с использованием очистных сточных вод (К - контроль, 1 - ОСВ с иловых полей, 2 - ОСВ цеха механического обезвоживания, - компост на основе ОСВ с иловых полей, а - концентрация 20 кг х 10 м2, б - 40 кг х м2, в - 60 кг х 10 м.
У каждого исследуемого фермента существуют стабильные формы, проявляющиеся во всех образцах. Высокой стабильностью -А уд., ед/мг белка х А уд, ед/мг белка.
х -А уд. ед/мг белка 10-А уд., ед/мг белка х характеризуется каталаза. Внесение осадка приводит к появлению новых форм амилаз, кислых фосфатаз и особенно эстераз, что, видимо, позволяет уменьшить стресс, вызываемый ОСВ.
Для установления влияния ОСВ на семена сои контролировали биохимические и морфометрические показатели. Превышений ПДК по содержанию Cu, Zn, Pb и Cd, как для ОСВ, так и для почв опытного участка, не выявлено. Осадки с иловых полей содержат наибольшее количество цинка, а компост на основе ОСВ с иловых полей значительно обогащен свинцом, кадмием и медью, [Кашина, Раздобреева, 2006].
Внесение ОСВ различного состава и в различных концентрациях не повлияло на содержание основных хозяйственно ценных признаков (белка и масла) в семенах сои сорта Октябрь-70. Под воздействием различных ОСВ в семенах сои было выявлено отклонение от контроля содержания ненасыщенных карбоновых кислот, особенно олеиновой. Ненасыщенные карбоновые кислоты важны для защиты растений от стресса, так как повышают их адаптивные возможности.
Анализ морфологических показателей сои показал, что использование компоста на основе осадка цеха механического обезвоживания в количестве 60 кг оказывает значительное стимулирующее воздействие на растения. Было установлено изменение большинства морфологических показателей, что привело к максимальной урожайности.
В других вариантах опыта влияние ОСВ было также достаточно высоким.
Стабильным признаком оказалась масса 1000 семян. Внесение ОСВ различного состава и в различных концентрациях не повлияло на содержание основных хозяйственно ценных признаков (белка и масла) в семенах. Такая стабильность свидетельствует о высокой устойчивости генеративных органов растения к стрессу и высокой адаптивности сорта.
Значительное повышение урожайности и отсутствие негативного влияния на хозяйственно ценные признаки позволяют рекомендовать ОСВ в качестве удобрения при выращивании сои в Амурской области.
Одним из факторов стабилизации урожайности сои является предпосевная обработка семян, с помощью которой можно регулировать процессы, происходящие в растениях, при помощи химических и биологических регуляторов роста и развития растений. Комплексные препараты, состоящие из штаммов клубеньковых бактерий, микроэлементов и БАВ используют для предпосевной подготовки семян, лоя усиления азотного питания растений. Этот прим используется в предпосевной подготовке семян, как наиболее действенное начало получения высоких урожаев. Положительное влияние на симбиотическую азотфиксацию оказывает молибден.
Нами изучено влияние комплексных препаратов (нитрагин (Н) + молибден (Мо); Н + Мо + ДВ 47-4; Н + Мо + ДВ 47-4 (Р); Н + Мо + ЭМ-1) на семена сои сорта Соната, выращенных в северной и южной агроклиматических зонах. Повышения активности и числа форм исследуемых ферментов не установлено, и как следствие не произошло увеличения белка, масла, массы 1000 семян и урожайности. Исследования, показали, что внесение комплексных препаратов с нитрагином в почвы Амурской области, видимо, вызывает их антагонизм с местными популяциями ризобий сои. Дальнейшие наши исследования по выращиванию сои в условиях инокуляции семян позволили установить, что внесение ризобий сои из коллекции ГНУ ВНИИ сои в питательную среду вызывает повышение активности рибонуклеазы и улучшение морфологических показателей проростков сои [Лаврентьева, 2011].
Глава 8. Влияние температуры и тяжелых металлов на активность ферментов проростков сои Установлено, что у различных организмов в ответ на температурный стресс синтезируются белки теплового шока [Панасенко, 2003; Гарбуз, 2007], но значительный интерес представляет изменчивость ферментов, которые отзывчивы на изменение температуры.
Влияние низких и высоких температур на удельную активность ферментов изучена при проращивании семян сои сорта Гармония и дикорастущей сои. Установлено, что удельная активность эстеразы в проростках семян дикорастущей сои при температуре от 4С до 37С почти в 2 раза выше, чем у культурной (рис.12 А). Причем, максимум активности фермента в семенах дикорастущей сои наступает при температуре 37С и сохраняется достаточно высокой в условиях повышенных температур (t42С и 45С). Удельная активность эстеразы в семенах культурной сои при этих условиях достигает значений активности фермента в семенах дикорастущей сои. В условиях пониженных температур (4оС и 10оС) в семенах культурной сои активность эстеразы крайне низкая, хотя в семенах дикорастущей сои фермент имеет достаточно высокую активность.
При изучении влияния температуры на удельную активность амилазы семян сои было выявлено, что при нормальных условиях удельная активность фермента дикорастущей сои в 2,5 раза выше, чем у культурной (рис. 12Б). В условиях пониженных температур (4оС) наблюдается незначительное повышение удельной активности амилазы для культурной сои, тогда как, для дикорастущей в этих же условиях, удельная активность постепенно повышается, достигая максимума при 23С. Но максимально активен фермент при температура 42С. Проращивание семян сои при температуре 45С вызывает снижение удельной активности амилазы культурной и дикорастущей сои.
В семенах дикорастущей и культурной сои выявлена сходная удельная активность каталазы при температуре 4оС (рис. 12В). При 10оС наблюдается первый максимум активности каталазы в семенах дикорастущей сои, в то время как в семенах культурной сои - снижение активности каталазы и увеличение количества форм до семи, а при нормальных условиях (23-37оС) - минимум активности фермента.
А Б В Рис. 12. Удельная активность эстеразы (А), амилазы (Б) и каталазы (В) проростков семян дикорастущей и культурной сои в условиях температурного стресса.
Проращивание семян сои исследуемых образцов в условиях повышенной температуры (42оС) приводит к возрастанию в два раза активности каталазы в семенах культурной сои и почти в пять раз в семенах дикорастущей сои относительно нормы. При температуре 45оС активность каталазы семян сорта Гармония и дикорастущей сои падает почти до минимума.
Анализ результатов по влиянию температурного стресса на активность РНКаз семян культурной и дикорастущей сои показал, что активность фермента в семенах дикорастущей сои снижается при отклонении от нормальной температуры (23С) (рис.13А). Следовательно, ее адаптивный потенциал падает, что, видимо, связано с увеличением числа защитных белков.
Появление новых форм рибонуклеаз в семенах культурной сои, возможно, указывает на повышение ее адаптивного потенциала в условиях измененной температуры (рис.13Б).
Таким образом, при температуре 10С и 42оС исследуемые ферменты семян культурной и дикорастущей сои (за исключением рибонуклеаз) имеют повышенную активность, что, видимо, свидетельствует о высоком адаптивном потенциале сои. Анализ рибонуклеазной активности показал, что в условиях температурного стресса адаптивный потенциал дикорастущей сои связан с повышением активности фермента, а культурной - с появлением в ее семенах дополнительных форм рибонуклеаз.
А Б дикорастущая соя культурная соя Рис. 13. Удельная активность (А) и схема энзимограмм рибонуклеаз (Б) проростков семян дикорастущей и культурной сои в условиях температурного стресса. Стрелка - направление электрофореза (от катода к аноду).
В основе токсического действия тяжелых металлов лежит их денатурирующее действие на метаболически важные белки. Такие элементы как, как Cu, Zn, Рb и Cd инактивируют большинство ферментов [Иванов и др., 2003].
Ранее нами было установлено, что невысокие концентрации солей меди и хрома оказывают положительное влияние на активность малатдегидрогеназы и алкогольдегтдрогеназы в проростках семян сои [Иваченко и др., 1999].
Внесение солей тяжелых металлов в питательную среду привело к снижению активности РНКазы в проростках сои по отношению к контролю. Исключение составляют образцы, выросшие на питательной среде с внесением сульфата меди в минимальной концентрации (6 10-5М).
Такое же, как и для рибонуклеазы положительное влияние сульфата меди в данной концентрации было выявлено при изучении активности каталазы проростков сои по сравнению с контролем. Следует отметить, что повышение концентрации данной соли до 6 10-4 М не вызывает резкого снижения активности каталазы, как в случае РНКазы. При внесении сульфата цинка, удельная активность фермента снижалась и практически не зависела от концентрации данной соли. Установлено, что внесение солей ТМ в питательную среду приводит к появлению новых высокоподвижных форм каталазы.
Глава 9. Использование множественных форм ферментов в качестве маркеров устойчивости сортов сои к различным условиям выращивания В целом результаты многолетних исследований впервые позволили нам дать характеристику электрофоретических спектров ферментов сои и установить влияние климатических условий выращивания на их изменчивость, а также составить биохимические паспорта для сортов сои.
Таблица Встречаемость форм рибонуклеаз, эстераз, амилаз, кислых фосфатаз, пероксидаз и каталаз в зависимости от погодных условий выращивания 1 2 3 4 5 6 Р1, Р2, Р5 Р1, Р2, Р5 Р11 Р4, Р7,РЭ4, Э7 Э4 Э5, Э6, Э7, Э9, Э10, Э11, ЭА1, А6, А9 А2 А1, А2, А5 А1, А2 А1, А2 А Кф1 Кф1 КфКф9-КфП11, П12, П5, П14, П1 П3, П11, П12 П1, П2, П15, П17 П18 П13, П15, П17 П5, П К3, К6, К3, К4, К4, К5 К6, К7 К4, К5, КК8 К5, К7 КПримечание: 1 - Высокое количество осадков; 2 - Низкое количество осадков;
3 - Нормальное количество осадков; 4 - Высокая температура; 5 - Низкая температура; 6 - Нормальная температура; 7 - встречаются при любых условиях.
Высокое количество форм ферментов выявлено при повышенной температуре (табл. 5). Формы эстераз Э4-Э8 проявляются при экстремальных условиях (повышенной температуре или засухе или высоком количестве осадков). При низкой температуре специфическими формами являются формы каталазы (К6; К7) и одна форма рибонуклеазы (Р11). При условиях, где не выявлены специфичные к данным условиям формы рибонуклеазы (низкая и нормальная влажность), выявлено по 3-формы защитного фермента-антиоксиданта каталазы. Формы пероксидаз П11, П12, П15, П17 и рибонуклеаз Р1, Р2 и Р5 встречаются при повышенном количестве осадков и высокой температуре. П1 обнаружена при нормальной температуре и осадках в норме. Форма КФ1 установлена в условиях засухи (при повышенной температуре и небольшом количестве осадков).
Выводы:
1. Установлено, что стабильные показатели удельной активности и числа форм ферментов сои, а также их повышение под влиянием изменяющихся условий среды свидетельствуют о высоком адаптивном потенциале сортов сои.
2. Впервые в результате многолетних исследований электрофоретических спектров ферментов семян сои, выращенных при различных агроклиматических условиях, выявлено восемь форм каталаз, десять форм амилаз, тринадцать форм кислых фосфатаз, четырнадцать форм эстераз и двенадцать форм рибонуклеаз.
3. Установлено, что адаптивные возможности дикорастущей сои обусловлены высокой удельной активностью ферментов, а культурной сои - увеличением числа форм ферментов семян.
4. Показано, что осадки сточных вод и комплексные препараты, являются потенциальными регуляторами жизнеспособности и продуктивности для растений сои; использование ОСВ в качестве органоминерального удобрения приводит к повышению активности ферментов и увеличению урожайности. При этом содержание белка и масла в семенах сои не изменяется. Внесение комплексных препаратов содержащих гуминовые кислоты и нитрагин в почвы Амурской области не привело к изменению биохимических показателей семян сои и урожайности.
5. Увеличение адаптивного потенциала сои в условиях температурного шока, связанного со снижением удельной активности ферментов, компенсируется повышением числа их множественных форм.
6. Установлено, что сульфат меди в низких концентрациях стимулирует, а сульфат цинка оказывает отрицательное действие на удельную активность рибонуклеаз и каталаз проростков сои.
8. Для улучшения качества семян сои, используемых для пищевых целей, и сохранения высокого адаптивного потенциала растений к условиям выращивания, необходимо отбирать сорта с низкой активностью пероксидаз и высокой активностью и числом форм каталаз и рибонуклеаз.
9. Впервые установлено, что активность ферментов сои зависит от природно-климатических условий региона и погодных условий вегетационного периода.
10. Установлено, что активность каталазы, пероксидазы, рибонуклеазы, кислой фосфатазы, эстеразы и амилазы может служить показателем адаптивных возможностей сои. На основании полученных данных отобраны сорта сои (Ugra, Bravalla, Соер-4, Соната, Гармония, Светлая, Major, Oajachi, Waetshater) и гибридная линия (1040-42) перспективные для адаптивной селекции и интродукции в различных регионах.
Рекомендации к практической селекции Для выведения новых устойчивых сортов сои и введения адаптивных генов можно применять в селекции стабильные по морфологическим и биохимическим показателям линии дикорастущей сои КБ-49 и КБ-104.
Для усиления адаптивных возможностей сои в различных агроэкологических условиях рекомендуется использовать сорта сои Ugra и Bravalla шведской селекции, Соер-4 саратовской селекции, Соната и Гармония амурской селекции, Светлая рязанской селекции и Major французской селекции. Сорта сои Oajachi японской селекции, Waetshater германской селекции и линию 1040-42 можно рекомендовать к интродукции в Амурской области и к использованию в селекционном процессе, а сорт СибНИИК-315 сибирской селекции - в Московской области.
Список опубликованных работ по теме диссертации Монографии:
1. Иваченко, Л.Е. Ферменты сои: монография / Л.Е. Иваченко. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2010. - 214 с.
2. Иваченко, Л.Е. Ферменты как маркеры адаптации сои к условиям выращивания: монография / Л.Е. Иваченко. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2011. - 192 с.
Статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Селихова, О.А. Наследование и изменчивость энзиматической активности в семенах F2 G. max x G soja / О.А. Селихова, П.В. Тихончук, Л.Е. Иваченко // Доклады РАСХН. - 2003. - № 3. - С. 3-4.
2. Селихова, О.А. Изменение генотипической специфики биологически активных веществ семян коллекционных сортообразцов сои / О.А.
Селихова, П.В. Тихончук, Л.Е. Иваченко // Агро ХХI. - 2003. - № 7. - 12.
- С. 71-73.
3. Селихова, О.А. Изменение энзиматической активности семян сои в зависимости от условий выращивания / О.А. Селихова, П.В. Тихончук, Л.Е. Иваченко // Агро ХХI. - 2003. - № 7 - 12. - С. 111-113.
4. Селихова, О.А. Изменение энзиматической активности семян сои в зависимости от метеорологических условий года / О.А. Селихова, П.В.
Тихончук, Л.Е. Иваченко // Аграрная наука. - 2003. - № 11. - С. 15-17.
5. Иваченко, Л.Е. Влияние условий выращивания сои на антиоксидантную систему ее семян / Л.Е. Иваченко, О.А. Селихова, П.В. Тихончук, В.К.
Гинс // Вестник РАСХН. - 2004. - № 4. - С. 55-57.
6. Гинс, М.С. Изменение биохимического состава семян сои сортов Соната и Гармония при различных условиях выращивания / М.С. Гинс, О.А.
Селихова, Е.А. Семенова, Л.Е. Иваченко, Е.В. Романова, С.Р.Е.Або Хегани // Доклады РАСХН. - 2005. - № 5. - С. 10-12.
7. Иваченко, Л.Е. Сравнительный биохимический состав семян сои, выращенных в Амурской и Московской областях / Л.Е. Иваченко, Г.П.
Ефимова, М.С. Гинс, С.Р.Е.Або Хегани // Вестник РАСХН. - 2006. - № 6.
- С. 47-49.
8. Иваченко, Л.Е. Изменение морфологических и биохимических показателей сои при использовании осадков сточных вод в качестве удобрения / Л.Е. Иваченко, В.А. Кашина, Н.Н. Ковалев // Вестник ЧГПУ. - 2010. - № 4. - С. 338-348.
9. Иваченко, Л.Е. Влияние метеорологических условий выращивания на электрофоретические спектры ферментов в семенах сои / Л.Е. Иваченко // Доклады РАСХН. - 2011. - №1. - С. 9-11.
10. Иваченко, Л.Е. Влияние условий выращивания сои на урожайность и гидролазный комплекс ее семян / Л.Е. Иваченко, С.И. Лаврентьева, А.С.
Коничев // Вестник МГОУ. - 2011. - № 2. - С. 32-36.
11. Иваченко, Л.Е. Активность амилаз, эстераз и рибонуклеаз в семенах сои, выращенных в Амурской и Московской областях / Л.Е. Иваченко, С.И. Лаврентьева, И.А. Трофимцова, М.С. Гинс, А.С. Коничев // Вестник МГОУ. - 2011. - № 2. - С. 37-41.
12. Иваченко, Л.Е. Влияние условий выращивания на электрофоретические спектры рибонуклеазы, эстеразного и амилазного комплексов сои / Л.Е.
Иваченко, С.И. Лаврентьева, И.А. Трофимцова, А.С. Коничев, М.С. Гинс // Вестник ЧГПУ. - 2011. - № 5. - С. 365-372.
13. Иваченко, Л.Е. Влияние погодных условий выращивания на морфологические показатели и биохимический состав дикорастущей сои / Л.Е. Иваченко, О.А. Селихова, В.С. Ала, А.Я. Ала // Вестник ДВО РАН. - 2011. - № 4. - С. 62-72.
Материалы международных, всероссийских и других научных конференций:
1. Селихова, О.А. Биохимический состав семян сои, выращенных в разных агроклиматических условиях Приамурья / О.А. Селихова, В.И. Шаройко, Л.Е. Иваченко // II Международный симпозиум Химия и химическое образование: сб. науч. тр. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - C.66-67.
2. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы некоторых ферментов в семенах сои, выращенных в условиях Приамурья / Л.Е.
Иваченко, О.А. Селихова, П.В. Тихончук, В.И. Шаройко // III Съезд Биохимического общества: тезисы научных докладов. - Санкт-Петербург:
Изд-во Фарос Плюс, 2002. - С. 586.
3. Иваченко, Л.Е. Изучение межвидовых гибридов F3 сои по хозяйственно ценным признакам и энзиматической активности / Л.Е. Иваченко, О.В.
Арклис, В.С. Ала, А.Я. Ала, В.К. Гинс // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М., 2003. - Т. 2. - С. 293-296.
4. Иваченко, Л.Е. Влияние метеорологических условий на энзиматическую активность коллекционных сортообразцов сои / Л.Е. Иваченко, О.А.
Селихова, П.В. Тихончук // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей. РУДН. - М., 2003. - Т. 1. - С.
197-201.
5. Селихова, О.А. Изменение биохимического состава семян сои в зависимости от агроклиматических условий возделывания 2001 года / О.А.
Селихова, Л.Е. Иваченко, П.В. Тихончук // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М., 2003. - Т. 1. - С. 202-205.
6. Шаройко, В.И. Влияние регуляторов роста растений на активность каталазы и продукционные процессы сои / В.И. Шаройко, П.Н. Разанцвей, Л.Е. Иваченко // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М., 2003. - Т. 1. - С. 371-373.
6. Селихова, О.А. Биохимическая оценка исходного материала для селекции сои на качество / О.А. Селихова, П.В. Тихончук, Л.Е. Иваченко // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве: Юбилейная международная науч.-практич.
конференция: сб статей АГАУ. - Барнаул, 2003. - Ч. 1. - С. 84-86.
7. Иваченко, Л.Е. Изучение сои различного филогенетического происхождения по хозяйственно-ценным признакам и энзиматической активности / Л.Е. Иваченко, О.В. Арклис, В.С. Ала, А.Я. Ала, В.К. Гинс // Генетические ресурсы растениеводства Дальнего Востока: материалы международной научной конференции Перспективы использования геноресурсов в селекции сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: сб. науч. тр. / под ред. В.П. Царенко. - Владивосток: Изд-во Дальнаука, 2004. - С. 80-84.
8. Иваченко, Л.Е. Биохимический состав семян сои коллекции ВИР, выращенных в условиях Амурской и Московской областей / Л.Е.
Иваченко, Г.П. Ефимова, Або С.Р.Е. Хегани, М.С. Гинс, В.К. Гинс // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб.
статей РУДН. - М., 2005. - Т. 3. - С. 315-319.
9. Иваченко, Л.Е. Электрофоретические спектры каталазы и пероксидазы в семенах сои различного филогенетического происхождения / Л.Е.
Иваченко, В.И. Разанцвей, Н. Д. Фоменко // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М., 2007. - Т. 2. - С. 159-161.
10. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы рибонуклеазы в семенах сои различного филогенетического происхождения / Л.Е.
Иваченко, С.И. Лаврентьева, И.А. Трофимцова, В.К. Гинс // Материалы VII Международного симпозиума Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М.: РУДН, 2007. - Т.
2. - С. 162-164.
11. Иваченко, Л.Е. Влияние температуры на активность и множественные формы пероксидазы в семенах сои различного филогенетического происхождения / Л.Е. Иваченко, В.А. Кононенко // Интродукция нетрадиционных и редких растений: материалы VIII научно-практической конференции (8-12 июня, 2008г.). - Мичуринск-наукоград РФ, 2008. - Т.3.
- С. 53-55.
12. Иваченко, Л.Е. Электрофоретические спектры рибонуклеазы при посеменном анализе в семенах сои различного филогенетического происхождения / Л.Е. Иваченко, С.И. Лаврентьева, А.Я. Ала, В.С. Ала // Материалы VIII Международного симпозиума Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. статей РУДН. - М.: РУДН, 2009. - Т. 3. - С. 86-88.
13. Трофимцова, И.А. Элективный курс Химия жизни как средство формирования здорового образа жизни школьников / И.А. Трофимцова, Л.Е. Иваченко, С.И. Лаврентьева // Материалы III Всероссийской научнопрактической конференции Инновационные процессы в химическом образовании. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2009. - С. 230-232.
14. Лаврентьева, С.И. Влияние различных концентраций сульфата меди и сульфата цинка на морфологические показатели проростков сои при инокуляции их семян / С.И. Лаврентьева, Л.Е. Иваченко, М.В. Якименко, А.А. Терехова // Сб. статей ХI Международной научно-методической конференции Интродукция нетрадиционных и редких растений. - Мичуринск, 2010.
15. Иваченко, Л.Е. Характеристика электрофоретических спектров ферментов как маркеров сортов сои / Л.Е. Иваченко, И.В. Егорова, Н.Д.
Фоменко // Материалы международной научной конференции Фундаментальные исследования, Израиль, Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2010. - № 5. - С. 65-68.
16. Иваченко Л. Е. Роль множественных форм ферментов сои в процессе биохимической адаптации к изменяющимся условиям среды / Л.Е.
Иваченко // Материалы III общероссийской научной конференции Актуальные вопросы науки и образования. Москва, 11-13 мая 2010г. // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 9. - С. 96-98.
17. Иваченко, Л.Е. Исследование сельскохозяйственных культур, выращенных в Амурской области, на содержание трансгенов / Л.Е.
Иваченко, Е.М. Стасюк, Е.С. Маскальцова, С.И. Лаврентьева, И.А.
Трофимцова, П.Е. Осипов, И.В. Егорова // Материалы Международной научной конференции Мониторинг окружающей среды (Италия Рим, Флоренция); Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2010. - № 9. - С. 93-94.
18. Иваченко, Л.Е. Характеристика сортов сои, различающихся по скороспелости, относительно их электрофоретических спектров / Л.Е.
Иваченко, С.И. Лаврентьева // Материалы Международной научнопрактической конференции Аграрные проблемы соесеющих территорий Азиатско-Тихоокеанского региона. - Благовещенск: Изд-во ВНИИ сои, 2011. - С. 148-154.
19. Иваченко, Л. Е. Роль ферментов в устойчивости сои к условиям выращивания / Л. Е. Иваченко // V Международный симпозиум Химия и химическое образование: сб. науч. тр. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного Федерального государственного университета, 2011. - C. 146-147.
20. Иваченко, Л.Е. Влияние сульфатов меди и цинка на активность аспартатаминотрансферазы, рибонуклеазы и каталазы сои / Л.Е. Иваченко, С.И. Лаврентьева, А.В. Казакова, А.А. Терехова // Сб. трудов Международного экологического конгресса ELPIT-2011, V Международной научно-технической конференции Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2011. - С. 93-98.
Статьи в сборниках научных трудов:
1. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.1. Пероксидазы / Л.Е. Иваченко, Г.П. Ефимова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.2. - Благовещенск, 1995. - С. 5-15.
2. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.2. Амилазы / Л.Е. Иваченко, В.И. Ющенко. // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.2. - Благовещенск, 1995. - С. 16-25.
3. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.3. Эстеразы / Л.Е. Иваченко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.2. - Благовещенск, 1995. - C. 25-34.
4. Соколова, А.В. Влияние солей тяжелых металлов на активность и множественные формы пероксидаз в прорастающих семенах сои сорта ВНИИС-1 / А.В. Соколова, Л.Е. Иваченко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.3. - Благовещенск, 1997. - С. 84-90.
5. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.4. Алкогольдегидрогеназа / Л.Е. Иваченко, В.И. Шаройко, Ю.Б.
Филиппович // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: Сб. научн. тр. Вып.3. Благовещенск, 1997. - С.91-97.
6. Филиппович, Ю.Б. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.5. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа / Ю.Б. Филиппович, Л.Е.
Иваченко, В.И. Шаройко, О.А. Довлатбегова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.3. - Благовещенск, 1997. - С. 98103.
7. Иваченко, Л.Е. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.6.Каталаза / Л.Е. Иваченко, В.И. Шаройко, Г.П. Ефимова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.3. - Благовещенск, 1997. - С.104-108.
8. Филиппович, Ю.Б. Активность и множественные формы ферментов в семенах сои, полученных в разных агроклиматических условиях Амурской области. Ч.7. Малатдегидрогеназа / Ю.Б. Филиппович, Л.Е. Иваченко, В.И.
Шаройко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.4. - Благовещенск, 1999. - С. 61-66.
9. Филиппович, Ю.Б. Влияние условий среды на активность и множественные формы малатдегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы в семенах сои сорта ВНИИС-1 / Ю.Б. Филиппович, Л.Е. Иваченко, В.И.
Шаройко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.4. - Благовещенск, 1999. - С. 67-72.
10. Иваченко, Л.Е. Влияние солей тяжелых металлов на активность и множественные формы алкогольдегидрогеназы и малатдегидрогеназы в прорастающих семенах сои сорта ВНИИС-1/ Л.Е. Иваченко, В.И.
Шаройко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. научн. тр. - Вып.4. - Благовещенск, 1999. - С. 73-81.
11. Шаройко, В.И. Активность и множественные формы рибонуклеазы в семенах районированных сортов сои Амурской области / В.И. Шаройко, Л.Е. Иваченко, С.А. Лескова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья:
Сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2000. - Вып.5. - С. 58-65.
12. Селихова, О.А. Биологически активные вещества в семенах сои сортов селекции Всероссийского НИИ сои / О.А. Селихова, Л.Е. Иваченко, В.К.
Гинс // Селекция и семеноводство овощных культур: сб. науч. тр.
ВНИИССОК. под общ. ред. акад. РАСХН В.Ф. Пивоварова. - Вып. 39. - М., 2003. - С. 199-208.
13. Семнова, Е.А. Активность каталазы, пероксидазы и амилазы в течение вегетационного периода сои сорта ВНИИС-1 / Е.А. Семнова, Л.Е.
Иваченко, П.В. Тихончук // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб.
науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2003. - Вып. 7. - С. 58-65.
14. Ефимова, Г.П. Влияние комплексных препаратов на формирование урожая сои / Г.П. Ефимова, Л.А. Каманина, Л.Е. Иваченко, О.В.
Родионова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой и Е.И.Маликовой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2005. - Вып.8. - С. 79-88.
15. Селихова, О.А. Влияние условий выращивания на структуру урожая и биохимический состав семян сортов сои мировой коллекции / О.А.
Селихова, Л.Е. Иваченко, П.В. Тихончук // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой и Е.И.
Маликовой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2005. - Вып.8. - С. 97-113.
16. Иваченко, Л.Е. Влияние комплексных препаратов на энзиматическую активность в семенах сои сорта Соната / Л.Е. Иваченко, Г. П. Ефимова, Л.А. Каманина // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2007. - Вып.9. - С. 65-76.
17. Кононенко, В.А. Активность и множественные формы пероксидазы в семенах сои / В.А. Кононенко, Л.Е. Иваченко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2009. - Вып.11. - С. 56-61.
18. Иваченко, Л.Е. Электрофоретические спектры ферментов в семенах сортов сои, выращенных в Московской области / Л.Е. Иваченко, С.И.
аврентьева, Е.С. Маскальцова, М.С. Гинс // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2009. - Вып. 11. - С. 51-55.
19. Иваченко, Л.Е. Разнокачественность семян сои / Л.Е. Иваченко // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. // под общ. ред.
.Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2009. - Вып.11. - С.
42-50.
20. Иваченко, Л.Е. Использование физико-химических методов исследования для маркирования генома сои / Л.Е. Иваченко, С.И.
аврентьева, В.А. Кузнецова, А.В. Казакова, Н.Ю. Зазимко, М.В. Якименко, М.С. Гинс // Нетрадиционные сельскохозяйственные, лекарственные и декоративные растения. - 2011. - № 1(6). - С. 83-84.
Учебные пособия:
1.Иваченко, Л.Е. Химия жизни: учебное пособие к факультативному курсу для учащихся 10-11 классов / Л.Е. Иваченко, И.А. Трофимцова, Т.И.
Семина. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 1999. - 100 с.
2. Иваченко, Л.Е. Эколого-биохимические аспекты питания / Л.Е.
Иваченко. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 1999. - 120 с.
3. Иваченко, Л.Е. Введение в эндоэкологию. Ч.1: Молекулярные механизмы адаптации: учебное пособие / Л.Е. Иваченко. - Благовещенск.
Изд-во БГПУ, 2006. - 241 с.
4. Методы изучения полиморфизма ферментов сои / Л.Е. Иваченко, В.А.
Кашина, Е.С. Маскальцова, В.И. Разанцвей, Е.М. Стасюк, И. А.
Трофимцова; под ред. Л.Е. Иваченко. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2008. - 142 с.
5. Иваченко, Л.Е. Химия жизни: учебное пособие к элективному курсу для учащихся 9-11 классов / Л.Е. Иваченко, И.А. Трофимцова, С.И.
аврентьева. - Изд. 2-е, доп. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2010. - 210 с.
(Допущено Министерством образования и науки Амурской области в качестве учебного пособия для учащихся общеобразовательных учреждений).
ИВАЧЕНКО ЛЮБОВЬ ЕГОРОВНА ФЕРМЕНТЫ КАК МАРКЕРЫ АДАПТАЦИИ СОИ К УСЛОВИЯМ ВЫРАЩИВАНИЯ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Лицензия ЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..
Подписано к печати ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.
Уч.-изд. л. - Е. Тираж ЕЕЕ экз. Заказ ___________________________________________________________ Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства МГОУ 105005, Москва, ул. ЕЕЕ.., д. Е
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии