Эпигенетическая регуляция фотосинтетической ассимиляции со 2 у хлопчатника (03. 00. 12 физиология и биохимия растений)
| Вид материала | Автореферат |
- Культура столонов и регуляция роста растений и клубнеобразования у картофеля in vitro, 342.87kb.
- Рабочая программа дисциплины «физиология» (физиология растений) Код дисциплины по учебному, 269.31kb.
- Регенерационная активность разных генотипов пшеницы и эгилопса в культуре in vitro, 499.46kb.
- «Физиология растений», 308.24kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 06. 01. 09 «Растениеводство», 89.8kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 06. 01. 09 «Растениеводство», 94.9kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 03. 00. 12 «Физиология, 346.18kb.
- 1. Литературный обзор по вопросам исследований, 166.96kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 06. 01. 07 «Плодоводство,, 169.32kb.
- Влияние удобрений, способов обработки и пленочной мульчи на питательный режим почвы,, 516.42kb.
На правах рукописи
КАСПАРОВА ИРИНА СЕРГЕЕВНА
ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ АССИМИЛЯЦИИ СО2 У ХЛОПЧАТНИКА
(03.00.12 – физиология и биохимия растений)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Душанбе – 2006
Работа выполнена в Институте физиологии растений и генетики
Академии наук Республики Таджикистан
| Научный руководитель: | доктор биологических наук, старший научный сотрудник Расулов Бахтиер Халилович |
| Официальные оппоненты: | академик АН Республики Таджикистан, доктор биологических наук, профессор Насыров Юсуф Саидович, доктор биологических наук, профессор Юлдашев Химохиддин Юлдашевич |
| | |
| Ведущая организация: | Таджикский государственный национальный университет |
Защита диссертации состоится «____»___________ 2006 г.
в _____ ч на заседании диссертационного совета Д 047.001.01 при Институте физиологии растений и генетики АН Республики Таджикистан (734063, г.Душанбе, ул.Айни, 299/2, e-mail: asrtkarimov@mail.ru).
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. И.Ганди АН Республики Таджикистан.
Автореферат разослан «____»____________ 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор биологических наук Джумаев Б.Б.
Актуальность темы. Фотосинтез и дыхание являются двумя основными процессами, поставщиками субстратов для биосинтетических реакций, активность которых, наряду с транспортом и распределением продуктов биосинтеза, в конечном итоге определяет продуктивность растений (Ничипорович, 1972; Насыров, 1975; Тооминг, 1977; Кумаков, 1980; Мокроносов, 1981). В многочисленных исследованиях, проведенных в рамках комплексной теории фотосинтетической продуктивности растений, было установлено, что продукционный процесс часто лимитируется фотосинтетическим обеспечением ростового процесса. Однако на фоне агротехнических и селекционных методов оптимизации фотосинтеза всё чаще ограничивающим фотосинтез фактором начинает выступать не столько внешняя среда, сколько напряжённость и направленность эпигенетических процессов (Мокроносов,1981). При этом одним из ведущих факторов, определяющих величину и направленность продукционного процесса, является регуляция донорно-акцепторных отношений на уровне целого растения. Было установлено, что селекция на высокую продуктивность привела к экстенсификации работы фотосинтетического аппарата и снижению устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды. В связи с этим дальнейшее повышение продуктивности растений целесообразно связывать с селекционными и агротехническими приёмами, направленными на усиление морфогенетических и эпигенетических процессов в растении.
В настоящее время особое внимание уделяется исследованиям причин, ограничивающих реализацию фотосинтетической функции на уровне целого растительного организма и генотипической реакции растений на влияние неблагоприятных факторов внешней среды. Важно отметить, что только растение может являться тем минимальным организменным уровнем организации фотосинтезирующей системы, анализ которой позволяет получать наиболее достоверные сведения о внутренних регуляторных механизмах, проявляющихся на уровне сложной кооперативной взаимосвязи между фотосинтезом и эпигенетическими процессами. Сложность получения надежной информации, отсутствие удобных и информативных средств и методов оценки физиологического состояния растения определили положение, при котором этот уровень организации фотосинтетического аппарата остается слабо изученным.
В связи с этим большой интерес представляет проведение исследований влияния эндогенных и экзогенных факторов на ассимиляцию углекислого на уровне клетки, листа и целого растения. Результаты таких исследований позволят выявить роль эпигенетических процессов в регуляции фотосинтетической функции у хлопчатника на организменном уровне при эндогенном и экзогенном воздействии.
Цель и задачи исследования. Цель работы – изучение функционального взаимодействия фотосинтеза и роста у хлопчатника при воздействии различных эндогенных и экзогенных факторов на клеточном, органоидном и организменном уровнях.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
- разработать и создать полевой вариант газоаналитической установки для измерения фотосинтеза всей надземной части хлопчатника;
- определить параметры СО2-газообмена листьев различных генотипов хлопчатника в онтогенезе при разбалансе донорно-акцепторных отношений в системе целого растения;
- изучить СО2-газообмен и темновое дыхание нелистовых органов (коробочки и прицветники) при снижении нагрузки на фотосинтетический аппарат листа;
- изучить фотосинтетическую деятельность целого куста разных по продуктивности генотипов хлопчатника в онтогенезе и при дефиците азотного питания;
- определить параметры фотосинтетической ассимиляции углекислого газа при длительном воздействии неблагоприятных факторов внешней среды (супероптимальная температура, корневой анаэробиоз, дефицит минерального питания, озон);
- выявить взаимосвязь фотосинтетической деятельности листа и куста с ростовыми процессами при адаптации к стрессовым факторам (супероптимальная температура, корневой анаэробиоз, дефицит минерального питания, озон).
Научная новизна работы. Создана оригинальная газоаналитическая установка для изучения фотосинтетической активности целого растения в полевых условиях проведения экспериментов.
Впервые проведены исследования СО2-газобмена куста хлопчатника в условиях вегетационного опыта в онтогенезе растения.
Впервые изучена фотосинтетическая и дыхательная способность репродуктивных органов у хлопчатника, дана оценка их вклада в общую ассимиляционную деятельность куста хлопчатника.
Впервые в климатических условиях Таджикистана проведена оценка влияния токсичного для растений загрязнителя атмосферы – озона на фотосинтетические и физиологические показатели различных генотипов хлопчатника.
Показано, что полуденная депрессия фотосинтеза у хлопчатника является следствием разбаланса донорно-акцепторных отношений в системе целого растения.
Установлено, что донорно-акцепторные отношения играют определяющую роль в регуляции ассимиляции углекислого газа у хлопчатника при корневой аноксии, длительном воздействии суперотпимальной температуры, дефиците азотного питания.
На примере хлопчатника показана универсальность регуляции ассимиляционной деятельности листа и куста в онтогенезе, а также при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды эпигенетическими процессами.
Практическая значимость работы. Результаты исследования СО2-газообмена куста хлопчатника могут быть использованы для разработки математических моделей продукционного процесса, в исследованиях по созданию модели идеатипа хлопчатника.
Выявленная высокая генотипическая вариабельность устойчивости хлопчатника к воздействию озона может быть использована при подборе сортов для посева в регионах с высоким уровнем загрязнения атмосферы озоном.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены (или представлены) на: всесоюзном совещании «Теория фотосинтетической продуктивности растений» (Москва, 1984); всесоюзном совещании «Фотосинтез как основа продукционного процесса и продуктивности растений» (Чернигов, 1987); на II-ом Всесоюзном съезде физиологов растений (Минск, 1990); республиканской конференции «Физиолого-биохимические основы продуктивности растений» (Душанбе, 1998), II Европейском конгрессе физиологов растений (Варна, Болгария, 1998); XI Международном конгрессе по фотосинтезу (Будапешт, Венгрия, 1998); Международном ботаническом конгрессе (Сент-Луис, США, 1999); IV съезде Общества физиологов растений России (Москва, Россия, 1999); 2-ой научной конференции «Вклад женщин-ученых Таджикистана в науку» (Душанбе, 2001).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание объектов, условий и методов исследования, изложение и обсуждение результатов (5 глав), заключения, выводов и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 22 рисунка. Список использованной литературы включает в себя 172 источника, из них 97 иностранных авторов.