Действие отрицательной температуры на активность компонентов антиоксидантной системы и интенсивность ПОЛ Prunus avium L.
ART 970266
П.
С. ПрудниковБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Прудников
П.
С.,
Кривушина
Д.
А.,
Ожерельева
З.
Е.,
Гуляева
А.
А. Действие отрицательной температуры на активность компонентов антиоксидантной системы и интенсивность ПОЛ Prunus avium L. // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 31. – С.
1256–1260. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970266.htm.
Аннотация. В статье рассматривается оценка устойчивости сортов Prunus avium L. к отрицательным температурам на основе нарушений работы антиоксидантной системы, интенсификации ПОЛ и морфологических повреждений коры однолетних побегов. Показано, что сорт черешни Аделина имеет наиболее стабильный потенциал морозостойкости.
Текст статьи
Прудников Павел Сергеевич,кандидатбиологическихнаук, старший научный сотрудник, ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.Орелprudnicov@inbox.ru
Кривушина Диана Александровна,младший научный сотрудник, ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.ОрелKrivushina@vniispk.ru
Ожерельева Зоя Евгеньевна,кандидатсельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.Орелzoya.ozhereleva@mail.ru
Гуляева Александра Алексеевна,кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.Орелgulyaeva@vniispk.ru
Действие отрицательной температуры
на активность компонентов антиоксидантной системы
и интенсивность ПОЛPrunus avium L.
Аннотация.В статье рассматривается оценка устойчивости сортов Prunus avium L.к отрицательнымтемпературам на основе нарушений работы антиоксидантной системы, интенсификации ПОЛ и морфологическихповрежденийкоры однолетних побегов.Показано, что сорт черешни Аделина имеетнаиболее стабильный потенциал морозостойкости.Ключевые слова:перекисное окисление липидов, пролин, пероксидаза, черешня.
Известно, что механизм устойчивости растений к низким температурам составляет комплекс адаптивных реакций, выработанных в процессе эволюции в результате приспособления организма к изменяющимся температурным условиям среды [1]. В основеустойчивости к гипотермии лежит активный адаптивный процесс, именуемый ©закаливаниемª [2].Как правило, действие низких температур на растения довольно многосторонне, а при действии отрицательных температур осложняется еще и влиянием образующегося в тканях льда.Причем образование внутриклеточного льда приводит к обезвоживанию клетки, разрыву мембран,деформации макромолекул, нарушениюкомпартментации органоидов и полупроницаемостипротопластов [3;4].При внеклеточном образовании льда также происходит обезвоживание протопластов,повышение концентрации растворимых солей, изменение конформации макромолекул, а также отмечаются структурные повреждения протоплазмы при оттаивании[4]. Квоздействиям механического и обезвоживающего характера,в результате действия гипотермии,наиболее чувствительнымявляется мембранный аппарат.Показано, что при замораживании интактныхклеточных мембран происходит высвобождение гидролитических ферментов и сопрягающих факторов фосфорилирования, потеря копартментации, изменение состояния макромолекул [5;6].За счет сопрягающих факторов фосфорилирования,повышается образование активных форм кислорода (АФК) с последующим перекисным окислением мембранных липидов(ПОЛ), а также происходит активация липоксигеназ, что приводит к возникновению в клетке окислительного стресса [7]. Одновременно антиоксидантные ферменты, осуществляющие защиту от окислительного стресса,при низких температурах перестают справляться с повышением уровняАФК, что, и является начальным звеном повреждений мембранного аппарата [8;9].Наряду с работой антиоксидантной системы, нейтрализующейвлияние окислительного стресса, вызванного действием стресса, для стабилизации внутриклеточных структур, большое значение имеет накопление защитных веществ:
сахаров, низкомолекулярныхводорастворимыхбелков, аминокислот, которые повышают концентрацию клеточного сока, тем самым,препятствуя образованию льда.Плодовые культуры являются многолетними растениями и, в зимний период, часто подвергаются негативному действию отрицательных температур, особенно это касается южных интродуцентов, и в частности, черешни. Одним из лимитирующих факторов широкого распространения черешни как культуры в средней полосе Российской Федерации, является ее недостаточная устойчивость к отрицательным температурам.После перезимовки у многих сортов черешни отмечаются повреждения или дажеотмирание не только генеративных и вегетативных почек, но и тканей побегов, что приводит к снижению продуктивностиили даже гибели растений.В связи с этим вопрос повышения устойчивости черешнив ходе направленной селекции имеет большее значение[10]. Однако без оценкифизиологобиохимических показателейвести современную селекцию на устойчивостьк гипотермии затруднительно, т.к. невозможно выделить источники стрессрезистентности. В связис этим целью работыявилось изучениеактивности некоторых компонентов антиоксидантной системы,перекисного окисления мембранных липидови морфологических измененийв качестве критериев оценки сортовой устойчивости растений придействии отрицательной температурына черешню.Для выполнения поставленной цели моделировали действие отрицательных температур на однолетние побеги черешни в климатической камере ©Especª PSI2KPHпо методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой [11]. Авторы выделяют четыре основных компонентазимостойкости. Согласно,Ожерельевой З.Е. [12]учерешни длительный период перехода в состояние покоя, поэтому резкоеснижениетемпературы в конце ноября начале декабря может привести к сильному подмерзанию деревьев. В связи с этим,при продвижении черешни в северные районы большое значение имеет осенний уровень морозостойкости. Поэтому возрастает необходимость проверки сортов черешни на устойчивость к раннезимним морозам начало декабря, а также максимально низким температурамсередины зимыянварь [12]. Этосоответствует I иII компонентамзимостойкости. Каждому компоненту предшествовала закалка при t= 5С° в течение 5 дней с дальнейшим понижением температуры до 10°С, в течение последующих 5 дней. Для Iкомпонента зимостойкости использовали температуру 20°С, для IIкомпонента30°С.Материалом исследований служили однолетние побеги сортов черешниАделина, Подарок Орлу, Орловская розовая. Черенки брали осенью в ноябре и хранили при температуре 3С°. Оценку интенсивности перекисного окисления липидов оценивали на основе определениясодержания конечного продукта ПОЛ малонового диальдегида [13]. Активностьпероксидазы фермента антиоксидантной системы методом Бояркина [14] с использованием субстрата для окисления бензидина.Для определения содержания низкомолекулярного антиоксиданта и совместимого осмолита аминокислоты пролина применяли качественную реакцию с нингидриновым реактивом [15]. Оценкувидимых повреждений проводили по методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой[11].Достоверность результатов оценивалив программе MSExelпо Доспехову [16].В результате исследованийзимостойкости черешни показано, что при закалке,предшествующей Iкомпоненту зимостойкости, генотипы Подарок Орлу и Орловская розовая характеризовались повышенным перекисным окислением липидов (содержание МДА увеличилось на 37,7 и 30%), в то время как у Аделины,процессы ПОЛ снижались на 43% (рис. 1а). В условиях действия собственно Iкомпонента зимостойкости, липопероксидация мембранных липидов у Подарка Орлу и Орловской розовой продолжала увеличиваться (на 42 и 56% по сравнению с вариантом закалка), что свидетельствует о наличии слабой устойчивости мембранных липидов к действию отрицательных температур (рис. 1а). Уровень процессов ПОЛ у Аделины в момент действия Iкомпонента зимостойкости достоверно не отличался от варианта с закалкой.
Рис.1.Анализ содержания МДА (а), пролина (б) иактивности пероксидазы (в)в коре однолетних побегов вишни до закалки, после закалки и в условиях действия Iкомпонента зимостойкости. 1. Аделина; 2. Подарок Орлу; 3. Орловская розовая.
Изменения в содержании пролина показывают, что при прохождении закалки, уровень аминокислоты снизилсяна 45% только у генотипа Орловская розовая (рис. 1б). Снижение пролинавероятней всего произошло в результатедополнительного связывания свободной воды или при нейтрализации повышенного уровня АФК.При этом у всех сортов наблюдается резкое снижение активности пероксидазы,нейтрализующей АФК при прохождении закалки, что связано с глубоким периодом покоя (рис. 1в).
При прохождении условийIкомпонента зимостойкости содержание пролина уменьшилось на 27% у Подарка Орлу, а у Аделины и Орловской розовой не изменилось. В результате наибольшим содержанием свободного пролина,в момент действия температуры 20°СIкомпонентазимостойкости,обладала Аделина 98мг/кг, против 87 и 48мг/кг у Подарка Орлуи Орловской розовой, соответственно. Сильныеповреждения мембранных липидов у Орловской розовой, связаны с резким, по сравнению с закалкой, снижением в 2,4 раза активности пероксидазы при действии Iкомпонента зимостойкости, а также снизким уровнем пролина (рис. 1б,в). Аналогичная картина отмечается и с сортом ПодарокОрлу:на фоне снижения пролина, активность фермента, снизилась в 2,7 раза, при этомповреждения липидов мембран увеличились на42%. УАделины при неизменном уровне пролинаи МДА, активность пероксидазы снижалась в 2 раза.Выявленные физиологобиохимические нарушения под воздействием условий Iкомпонента зимостойкости в конечном итоге сказались и на морфологических изменениях коры однолетних побегов черешни, оцениваемые по степени побурения тканей в баллах. Показано, что меньше всего повреждений тканей коры,условия Iкомпонента зимостойкости,вызвали у сорта Аделина, наибольшиеуОрловской розовой(рис. 2).
Рис. 2. Степень повреждения коры однолетних побегов черешни в условиях Iкомпонента зимостойкости.
Таким образом, сорт черешни Аделина проявил физиологобиохимическую степень устойчивости к Iкомпоненту зимостойкости.При действии IIкомпонента зимостойкости, показано, снижение уровня МДА у Подарка Орлу и Орловской розовой после закалки по сравнению с вариантом до закалки. Интересно отметить тот факт, что при сравнении закалки при IIкомпоненте зимостойкости и при Iкомпоненте уровень перекисного окисления противоположен. Если при Iкомпоненте у Подарка Орлу и Орловской розовой при закалке содержание МДА увеличивалось с вариантом до закалки, то при IIкомпоненте уменьшалось(рис. 3а). Возможно, это связано с длительностью хранения черенков. При IIкомпоненте зимостойкости период хранения материала при t=3°С, продолжительней, чем при Iкомпоненте, поэтому черенки черешни могли пройти частичную закалку при хранении. Косвенным фактом, подтверждающим данное предположение, является генотип Аделина. Данный сорт не изменил уровень МДА при закалке по сравнению с вариантом до закалки, тогда как при Iкомпоненте, закалка вызвала существенное снижение уровня ПОЛ. То есть черенки Аделины прошли закаливание непосредственно в период моделирования закалки при Iкомпоненте, а при IIкомпоненте,они были уже частично закалены в результате хранения. Именно поэтому уровень МДА не меняется у Аделины после закалки по сравнению с вариантом до закалки. При действии условий собственно IIкомпонента зимостойкости уровень перекисного окисления липидов у Аделины фактически не меняется. Наряду с этим у Подарка Орлу и Орловской розовой содержание МДА резко на 61 и 50% возрастает по сравнению с закалкой, что указывает на нарушение структурнофункциональной целостности клеток (рис. 3а).
Рис.3.Анализ содержания МДА (а), пролина (б) и активности пероксидазы (в) в коре однолетних побегов вишни до закалки, после закалки и в условиях действия IIкомпонента зимостойкости. 1. Аделина; 2. Подарок Орлу; 3. Орловская розовая.
Рис. 4. Степень повреждения коры однолетних побегов черешни в условиях IIкомпонента зимостойкости.
Определение содержания пролина позволило выявить, что IIкомпонент зимостойкости не оказал существенного влияния на уровень аминокислоты (рис. 3б). Однако активность пероксидазы после выхода растений из IIкомпонента зимостойкости возросла у Аделины на 50%, тогда как у Подарка Орлу и Орловской розовой снизилась на 14 и 20% (рис. 3в). Возможно, гипотермия ингибировала активность фермента у Подарка Орлу и Орловской розовой. При прохождении закалкиIIкомпонента зимостойкости активность пероксидазы возрастала у всех сортов,что возможно связано с окончанием глубокого периода покоя,а затем снизилась в момент действия IIкомпонента только у двух сортов: Орловская розовая и Подарок Орлу. При этом уровень ПОЛу данных сортоврезко возрастал, а уАделины не изменялся по сравнению с закалкой. Оценка по морфологическим признакам позволила установить, что наибольшую степень повреждений тканей побегов получил сорт Орловская розовая, наименьшую Аделина (рис. 4).Таким образом, в результате исследований показано, что нарушения работы антиоксидантной системы защиты при адаптации к гипотермии под воздействием условий Iи IIкомпонентов зимостойкости,в конечном итоге,сказываются и на морфологической структуре. Чем интенсивней нарушения работы антиоксидантной системы, тем сильнее повреждения тканей коры однолетних побегов черешни. На основе содержания пролина, активности пероксидазы, уровня ПОЛ и морфологических измененийу сорта Аделина выявлен наиболее стабильный потенциал морозостойкости по первым двумосновным компонентам зимостойкости.
Ссылки на источники1.Лархер В. Экология растений. М.: Мир. 1978. 384с.2.Дроздов С.Н., Сычева З.Ф., Будыкина Н.П., Курец В.К. Экологофизиологические аспекты устойчивости растений к заморозкам. Л.: Наука. 1977. 228с.3.Mazur P. Freezing injury in plants // Plant Physiology. 1969. V. 20. P. 419 445.4.Самыгин Г.А. Причины вымерзания растений. М.: Наука. 1974. 191с.5.Garber M.P., Steponkus P.L. Alterations in chloroplast membranes during cold acclimation and freezing // Cryobiology. 1972. V. 9. P. 313.6.Bolduc R.J., Rancourt L., Dolbec P., ChoninardLovoie L. Mesure de l´endurcissement au froid de la viabilite des plantes exposecs au gel par le dosage des phosphatases acides libres // Can. J. Plant Sci. 1978. V.58. №4. P. 1007 1018.7.Кузнецов Вас. В. Защитное действие селена при адаптации растений пшеницы к условиям засухи: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МСХА. 2004. 21с.8.Лукаткин А.С. О развитии повреждений у растений кукурузы при внезапном и постепенном охлаждении //Сельскохозяйственная биология. 2003. №5. С. 63 68.9.Прудников П.С. Влияние селена на физиологобиохимические процессы при адаптации растений картофеля к гипотермии: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.: МСХА. 2007, С.28.10.Прудников П.С., Гуляева А.А. Особенности действия гипертермии на гормональную систему и антиоксидантный статус PrunusArmeniacaL. // В сборнике: Селекция и сорторазведение садовых культур Материалы Международной научнопрактической конференции, посвященной 170летию ВНИИСПК. 2015. С. 151154.11.Тюрина М.М., Гоголева Г.А.Ускоренная оценка зимостойкости плодовых и ягодных культур.М.: ВАСХНИЛ.1978. 48 с. 12.Ожерельева З. Е. Определение биологического потенциала зимостойкости сортов черешни в условиях Орловской области // Научнометодическийэлектронный журнал ©Концептª. 2015.Т. 13. С. 161165. URL: http://ekoncept.ru/2015/85033.htm.13.Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. М.: Медицина. 1977. С. 66 68.14.Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. Методы биохимического исследования растений // 3е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат. 1987. 430с.15.Bates L. S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for waterstress studies // Plant and Soil.1973.Vol. 39.P. 205207.16.ДоспеховБ. А. Методикаполевогоопыта// 5еизд., перераб. идоп.М.: Агропромиздат. 1985. 351с.
Кривушина Диана Александровна,младший научный сотрудник, ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.ОрелKrivushina@vniispk.ru
Ожерельева Зоя Евгеньевна,кандидатсельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.Орелzoya.ozhereleva@mail.ru
Гуляева Александра Алексеевна,кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур, г.Орелgulyaeva@vniispk.ru
Действие отрицательной температуры
на активность компонентов антиоксидантной системы
и интенсивность ПОЛPrunus avium L.
Аннотация.В статье рассматривается оценка устойчивости сортов Prunus avium L.к отрицательнымтемпературам на основе нарушений работы антиоксидантной системы, интенсификации ПОЛ и морфологическихповрежденийкоры однолетних побегов.Показано, что сорт черешни Аделина имеетнаиболее стабильный потенциал морозостойкости.Ключевые слова:перекисное окисление липидов, пролин, пероксидаза, черешня.
Известно, что механизм устойчивости растений к низким температурам составляет комплекс адаптивных реакций, выработанных в процессе эволюции в результате приспособления организма к изменяющимся температурным условиям среды [1]. В основеустойчивости к гипотермии лежит активный адаптивный процесс, именуемый ©закаливаниемª [2].Как правило, действие низких температур на растения довольно многосторонне, а при действии отрицательных температур осложняется еще и влиянием образующегося в тканях льда.Причем образование внутриклеточного льда приводит к обезвоживанию клетки, разрыву мембран,деформации макромолекул, нарушениюкомпартментации органоидов и полупроницаемостипротопластов [3;4].При внеклеточном образовании льда также происходит обезвоживание протопластов,повышение концентрации растворимых солей, изменение конформации макромолекул, а также отмечаются структурные повреждения протоплазмы при оттаивании[4]. Квоздействиям механического и обезвоживающего характера,в результате действия гипотермии,наиболее чувствительнымявляется мембранный аппарат.Показано, что при замораживании интактныхклеточных мембран происходит высвобождение гидролитических ферментов и сопрягающих факторов фосфорилирования, потеря копартментации, изменение состояния макромолекул [5;6].За счет сопрягающих факторов фосфорилирования,повышается образование активных форм кислорода (АФК) с последующим перекисным окислением мембранных липидов(ПОЛ), а также происходит активация липоксигеназ, что приводит к возникновению в клетке окислительного стресса [7]. Одновременно антиоксидантные ферменты, осуществляющие защиту от окислительного стресса,при низких температурах перестают справляться с повышением уровняАФК, что, и является начальным звеном повреждений мембранного аппарата [8;9].Наряду с работой антиоксидантной системы, нейтрализующейвлияние окислительного стресса, вызванного действием стресса, для стабилизации внутриклеточных структур, большое значение имеет накопление защитных веществ:
сахаров, низкомолекулярныхводорастворимыхбелков, аминокислот, которые повышают концентрацию клеточного сока, тем самым,препятствуя образованию льда.Плодовые культуры являются многолетними растениями и, в зимний период, часто подвергаются негативному действию отрицательных температур, особенно это касается южных интродуцентов, и в частности, черешни. Одним из лимитирующих факторов широкого распространения черешни как культуры в средней полосе Российской Федерации, является ее недостаточная устойчивость к отрицательным температурам.После перезимовки у многих сортов черешни отмечаются повреждения или дажеотмирание не только генеративных и вегетативных почек, но и тканей побегов, что приводит к снижению продуктивностиили даже гибели растений.В связи с этим вопрос повышения устойчивости черешнив ходе направленной селекции имеет большее значение[10]. Однако без оценкифизиологобиохимических показателейвести современную селекцию на устойчивостьк гипотермии затруднительно, т.к. невозможно выделить источники стрессрезистентности. В связис этим целью работыявилось изучениеактивности некоторых компонентов антиоксидантной системы,перекисного окисления мембранных липидови морфологических измененийв качестве критериев оценки сортовой устойчивости растений придействии отрицательной температурына черешню.Для выполнения поставленной цели моделировали действие отрицательных температур на однолетние побеги черешни в климатической камере ©Especª PSI2KPHпо методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой [11]. Авторы выделяют четыре основных компонентазимостойкости. Согласно,Ожерельевой З.Е. [12]учерешни длительный период перехода в состояние покоя, поэтому резкоеснижениетемпературы в конце ноября начале декабря может привести к сильному подмерзанию деревьев. В связи с этим,при продвижении черешни в северные районы большое значение имеет осенний уровень морозостойкости. Поэтому возрастает необходимость проверки сортов черешни на устойчивость к раннезимним морозам начало декабря, а также максимально низким температурамсередины зимыянварь [12]. Этосоответствует I иII компонентамзимостойкости. Каждому компоненту предшествовала закалка при t= 5С° в течение 5 дней с дальнейшим понижением температуры до 10°С, в течение последующих 5 дней. Для Iкомпонента зимостойкости использовали температуру 20°С, для IIкомпонента30°С.Материалом исследований служили однолетние побеги сортов черешниАделина, Подарок Орлу, Орловская розовая. Черенки брали осенью в ноябре и хранили при температуре 3С°. Оценку интенсивности перекисного окисления липидов оценивали на основе определениясодержания конечного продукта ПОЛ малонового диальдегида [13]. Активностьпероксидазы фермента антиоксидантной системы методом Бояркина [14] с использованием субстрата для окисления бензидина.Для определения содержания низкомолекулярного антиоксиданта и совместимого осмолита аминокислоты пролина применяли качественную реакцию с нингидриновым реактивом [15]. Оценкувидимых повреждений проводили по методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой[11].Достоверность результатов оценивалив программе MSExelпо Доспехову [16].В результате исследованийзимостойкости черешни показано, что при закалке,предшествующей Iкомпоненту зимостойкости, генотипы Подарок Орлу и Орловская розовая характеризовались повышенным перекисным окислением липидов (содержание МДА увеличилось на 37,7 и 30%), в то время как у Аделины,процессы ПОЛ снижались на 43% (рис. 1а). В условиях действия собственно Iкомпонента зимостойкости, липопероксидация мембранных липидов у Подарка Орлу и Орловской розовой продолжала увеличиваться (на 42 и 56% по сравнению с вариантом закалка), что свидетельствует о наличии слабой устойчивости мембранных липидов к действию отрицательных температур (рис. 1а). Уровень процессов ПОЛ у Аделины в момент действия Iкомпонента зимостойкости достоверно не отличался от варианта с закалкой.
Рис.1.Анализ содержания МДА (а), пролина (б) иактивности пероксидазы (в)в коре однолетних побегов вишни до закалки, после закалки и в условиях действия Iкомпонента зимостойкости. 1. Аделина; 2. Подарок Орлу; 3. Орловская розовая.
Изменения в содержании пролина показывают, что при прохождении закалки, уровень аминокислоты снизилсяна 45% только у генотипа Орловская розовая (рис. 1б). Снижение пролинавероятней всего произошло в результатедополнительного связывания свободной воды или при нейтрализации повышенного уровня АФК.При этом у всех сортов наблюдается резкое снижение активности пероксидазы,нейтрализующей АФК при прохождении закалки, что связано с глубоким периодом покоя (рис. 1в).
При прохождении условийIкомпонента зимостойкости содержание пролина уменьшилось на 27% у Подарка Орлу, а у Аделины и Орловской розовой не изменилось. В результате наибольшим содержанием свободного пролина,в момент действия температуры 20°СIкомпонентазимостойкости,обладала Аделина 98мг/кг, против 87 и 48мг/кг у Подарка Орлуи Орловской розовой, соответственно. Сильныеповреждения мембранных липидов у Орловской розовой, связаны с резким, по сравнению с закалкой, снижением в 2,4 раза активности пероксидазы при действии Iкомпонента зимостойкости, а также снизким уровнем пролина (рис. 1б,в). Аналогичная картина отмечается и с сортом ПодарокОрлу:на фоне снижения пролина, активность фермента, снизилась в 2,7 раза, при этомповреждения липидов мембран увеличились на42%. УАделины при неизменном уровне пролинаи МДА, активность пероксидазы снижалась в 2 раза.Выявленные физиологобиохимические нарушения под воздействием условий Iкомпонента зимостойкости в конечном итоге сказались и на морфологических изменениях коры однолетних побегов черешни, оцениваемые по степени побурения тканей в баллах. Показано, что меньше всего повреждений тканей коры,условия Iкомпонента зимостойкости,вызвали у сорта Аделина, наибольшиеуОрловской розовой(рис. 2).
Рис. 2. Степень повреждения коры однолетних побегов черешни в условиях Iкомпонента зимостойкости.
Таким образом, сорт черешни Аделина проявил физиологобиохимическую степень устойчивости к Iкомпоненту зимостойкости.При действии IIкомпонента зимостойкости, показано, снижение уровня МДА у Подарка Орлу и Орловской розовой после закалки по сравнению с вариантом до закалки. Интересно отметить тот факт, что при сравнении закалки при IIкомпоненте зимостойкости и при Iкомпоненте уровень перекисного окисления противоположен. Если при Iкомпоненте у Подарка Орлу и Орловской розовой при закалке содержание МДА увеличивалось с вариантом до закалки, то при IIкомпоненте уменьшалось(рис. 3а). Возможно, это связано с длительностью хранения черенков. При IIкомпоненте зимостойкости период хранения материала при t=3°С, продолжительней, чем при Iкомпоненте, поэтому черенки черешни могли пройти частичную закалку при хранении. Косвенным фактом, подтверждающим данное предположение, является генотип Аделина. Данный сорт не изменил уровень МДА при закалке по сравнению с вариантом до закалки, тогда как при Iкомпоненте, закалка вызвала существенное снижение уровня ПОЛ. То есть черенки Аделины прошли закаливание непосредственно в период моделирования закалки при Iкомпоненте, а при IIкомпоненте,они были уже частично закалены в результате хранения. Именно поэтому уровень МДА не меняется у Аделины после закалки по сравнению с вариантом до закалки. При действии условий собственно IIкомпонента зимостойкости уровень перекисного окисления липидов у Аделины фактически не меняется. Наряду с этим у Подарка Орлу и Орловской розовой содержание МДА резко на 61 и 50% возрастает по сравнению с закалкой, что указывает на нарушение структурнофункциональной целостности клеток (рис. 3а).
Рис.3.Анализ содержания МДА (а), пролина (б) и активности пероксидазы (в) в коре однолетних побегов вишни до закалки, после закалки и в условиях действия IIкомпонента зимостойкости. 1. Аделина; 2. Подарок Орлу; 3. Орловская розовая.
Рис. 4. Степень повреждения коры однолетних побегов черешни в условиях IIкомпонента зимостойкости.
Определение содержания пролина позволило выявить, что IIкомпонент зимостойкости не оказал существенного влияния на уровень аминокислоты (рис. 3б). Однако активность пероксидазы после выхода растений из IIкомпонента зимостойкости возросла у Аделины на 50%, тогда как у Подарка Орлу и Орловской розовой снизилась на 14 и 20% (рис. 3в). Возможно, гипотермия ингибировала активность фермента у Подарка Орлу и Орловской розовой. При прохождении закалкиIIкомпонента зимостойкости активность пероксидазы возрастала у всех сортов,что возможно связано с окончанием глубокого периода покоя,а затем снизилась в момент действия IIкомпонента только у двух сортов: Орловская розовая и Подарок Орлу. При этом уровень ПОЛу данных сортоврезко возрастал, а уАделины не изменялся по сравнению с закалкой. Оценка по морфологическим признакам позволила установить, что наибольшую степень повреждений тканей побегов получил сорт Орловская розовая, наименьшую Аделина (рис. 4).Таким образом, в результате исследований показано, что нарушения работы антиоксидантной системы защиты при адаптации к гипотермии под воздействием условий Iи IIкомпонентов зимостойкости,в конечном итоге,сказываются и на морфологической структуре. Чем интенсивней нарушения работы антиоксидантной системы, тем сильнее повреждения тканей коры однолетних побегов черешни. На основе содержания пролина, активности пероксидазы, уровня ПОЛ и морфологических измененийу сорта Аделина выявлен наиболее стабильный потенциал морозостойкости по первым двумосновным компонентам зимостойкости.
Ссылки на источники1.Лархер В. Экология растений. М.: Мир. 1978. 384с.2.Дроздов С.Н., Сычева З.Ф., Будыкина Н.П., Курец В.К. Экологофизиологические аспекты устойчивости растений к заморозкам. Л.: Наука. 1977. 228с.3.Mazur P. Freezing injury in plants // Plant Physiology. 1969. V. 20. P. 419 445.4.Самыгин Г.А. Причины вымерзания растений. М.: Наука. 1974. 191с.5.Garber M.P., Steponkus P.L. Alterations in chloroplast membranes during cold acclimation and freezing // Cryobiology. 1972. V. 9. P. 313.6.Bolduc R.J., Rancourt L., Dolbec P., ChoninardLovoie L. Mesure de l´endurcissement au froid de la viabilite des plantes exposecs au gel par le dosage des phosphatases acides libres // Can. J. Plant Sci. 1978. V.58. №4. P. 1007 1018.7.Кузнецов Вас. В. Защитное действие селена при адаптации растений пшеницы к условиям засухи: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МСХА. 2004. 21с.8.Лукаткин А.С. О развитии повреждений у растений кукурузы при внезапном и постепенном охлаждении //Сельскохозяйственная биология. 2003. №5. С. 63 68.9.Прудников П.С. Влияние селена на физиологобиохимические процессы при адаптации растений картофеля к гипотермии: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.: МСХА. 2007, С.28.10.Прудников П.С., Гуляева А.А. Особенности действия гипертермии на гормональную систему и антиоксидантный статус PrunusArmeniacaL. // В сборнике: Селекция и сорторазведение садовых культур Материалы Международной научнопрактической конференции, посвященной 170летию ВНИИСПК. 2015. С. 151154.11.Тюрина М.М., Гоголева Г.А.Ускоренная оценка зимостойкости плодовых и ягодных культур.М.: ВАСХНИЛ.1978. 48 с. 12.Ожерельева З. Е. Определение биологического потенциала зимостойкости сортов черешни в условиях Орловской области // Научнометодическийэлектронный журнал ©Концептª. 2015.Т. 13. С. 161165. URL: http://ekoncept.ru/2015/85033.htm.13.Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. М.: Медицина. 1977. С. 66 68.14.Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. Методы биохимического исследования растений // 3е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат. 1987. 430с.15.Bates L. S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for waterstress studies // Plant and Soil.1973.Vol. 39.P. 205207.16.ДоспеховБ. А. Методикаполевогоопыта// 5еизд., перераб. идоп.М.: Агропромиздат. 1985. 351с.
