Эколого-физиологические основы действия УФ-В радиации и диагностика устойчивости растений

• Автор: Канаш, Елена Всеволодовна
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 399 с. : ил

Оглавление

Введение
Глава 1. Современные представления о механизмах действия
УФ-В РАДИАЦИИ И УФ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
1.1. Прямое и непрямое действие УФ-В радиации на ДНК
1.2. Изменение метаболической активности и фотосинтеза под действием УФ-В радиации
1.3. Защита, репарация повреждений и адаптация растений к УФ-В радиации повышенных уровней
1.3.1. Механизмы, уменьшающие поступление УФ-В радиации в листья растений
1.3.2. Репарация повреждений ДНК
1.3.3. Задержка роста как защитный механизм растений от повреждения УФ-В радиацией
1.3.4. Адаптация растений к действию УФ-В радиации
1.4. Существующие уровни УФ-В радиации и их влияние на рост растений в естественных условиях
Глава 2. Методы моделирования повышенных уровней УФ-В
РАДИАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ УФ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
2.1. Оценка изменений биологически эффективной УФ-В радиации
при истощении озонового слоя
2.2. Создание повышенных уровней УФ-В излучения в условиях
высокогорья
2.3. Моделирование повышенных уровней УФ-В радиации в
лабораторных и полевых условиях с помощью люминесцентных ламп ЛЭ
2.3.1. Спектральная характеристика источников излучения
2.3.2. Измерение интенсивности УФ-В излучения
1.4. Критерии оценки УФ устойчивости растений
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА РАСТЕНИЙ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ УРОВНЯХ УФ-В РАДИАЦИИ
3.1. Изменение морфофизиологических показателей роста под
действием УФ-В радиации
3.1.1. Высота растений
3.1.2. Площадь листовой ассимилирующей поверхности
3.1.3. Биомасса растений
3.1.4. Относительная скорость роста

3.1.5. Скорость нетто ассимиляции
3.1.6. Удельная листовая площадь
3.1.7. Специфический вес листьев 92
3.1.8. Относительный вес листьев
3.2. Влияние УФ-В радиации на скорость развития растений, наступление и продолжительность фаз онтогенеза
3.3. Изменение урожая растений в условиях постоянного стресса, вызываемого УФ-В радиацией
3.4. Влияние УФ-В радиации на качество формирующихся семян и потенциальную продуктивность выращенных из них растений
3.4.1. Изменение качества формирующихся семян при постоянном действии УФ-В радиации повышенных
уровней
3.4.2. Изменение качества семян при кратковременном облучении растений УФ-В радиацией высокой интенсивности на ранних и поздних стадиях развития
Глава 4. Формирование урожая и его структура при действии УФ-В
РАДИАЦИИ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА РАСТЕНИЙ
4.1. Изменение роста и продуктивности растений фасоли при облучении УФ-В радиацией высокой интенсивности на различных этапах их онтогенеза
4.2. Особенности формирования урожая в регулируемых и полевых условиях при стрессе, вызванном УФ-В радиацией на различных этапах онтогенеза растений ячменя
4.3. Зависимость продукционного процесса от действия естественной УФ-В радиации на начальных и завершающих этапах развития растений в условиях высокогорья
4.4. Изменение процесса формирования пыльцы под действием атмосферной засухи и УФ-В радиации
Глава 5. Устойчивость СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР к действию ПОВЫШЕННЫХ УРОВНЕЙ УФ-В РАДИАЦИИ
5.1. Зерновые культуры
5.2. Кормовые культуры
5.3. Зернобобовые культуры
5.4. Картофель
5.5. Капуста
5.6. Диагностика УФ устойчивости сельскохозяйственных культур на ранних этапах онтогенеза

Глава 6. Изменение чувствительности растений к действию УФ-В РАДИАЦИИ ПОВЫШЕННЫХ УРОВНЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ их ВЫРАЩИВАНИЯ
6 Л. Влияние УФ-В радиации и засухи на состояние пигментной
системы и хлоропластов растений
б Л Л. Изменение концентрации хлорофиллов “а”, “Ь” и
каротиноидов
6 1.2,Водный обмен и белки хлоропластов растений различной
засухоустойчивости и влагообеспеченности
6Л.З. Изменение концентрации антоцианов
6.2. Многофакторная зависимость “воздействие - отклик” при УФ-В
облучении растений на фоне пониженной температуры выращивания
6.3. Особенности стресса растений при действии УФ-В радиации на фоне почвенной засухи и возможность уменьшения УФ чувствительности с помощью химических адаптогенов
6.3.1. Количественный анализ взаимодействия УФ-В радиации и умеренной почвенной засухи в период, следующий за облучением растений
6.3.2. Количественный анализ роста и продуктивности растений при комбинированном длительном воздействии УФ-В радиации, почвенной засухи и некорневой обработки кремнийсодержащим хелатным микроудобрением
6.3.2.1. Проявление стресса, вызванного комплексным действием УФ-В радиации и засухи на растения
ячменя в период формирования второго листа
6.3.2.2. Особенности стрессовой реакции растений ячменя на УФ-В радиацию и почвенную засуху в период завершения кущения и при экзогенном воздействии химическим адаптогеном
6.4. Многофакторная зависимость “воздействие - отклик” при УФ-В облучении на фоне низкой и высокой интенсивности ФАР (фотореактивация повреждений)
Глава 7. Методология диагностики устойчивости сортов к УФ-В
РАДИАЦИИ И ЗАСУХЕ НА БАЗЕ РЕГУЛИРУЕМОЙ АГРОЭКОСИСТЕМЫ
7.1. Сорта яровой пшеницы, используемые для диагностики УФ устойчивости и засухоустойчивости, их выращивание и подготовка к анализу
7.2. Критерии оценки адаптивной способности и стабильности сортов
7.2.1. Общая и специфическая адаптивная способность
7.2.2. Экологическая стабильность

губчатом мезофилле изменяет проникновение и спектральное распределение УФ радиации внутри листа. Было показано, что проникновение УФ-В радиации варьирует у различных видов и предполагается, что это должно отражаться на их УФ-В чувствительности. Наиболее высокое проникновение отмечено у двудольных (широколиственных) растений и уменьшается у лесных двудольных, злаковых и хвойных [Day е.а., 1992]. Для некоторых хвойных показано, что молодые листья ослабляют УФ-В радиацию менее эффективно, чем более зрелые листья [DeLucia е.а., 1992].
Структурные и биохимические изменения, вызываемые повышенными уровнями УФ-В радиации, в итоге изменяют проникновение УФ радиации в растение. Например, образование УФ экранирующих пигментов, обычно флавоноидов или других фенольных соединений, может уменьшать проникновение УФ-В радиации к основным тканям.
Синтез УФ-В абсорбирующих фенольных компонентов в растениях расценивается как решающий в эволюции наземных растений [Kubitzki, 1987; Rozema е.а., 1998]. Тогда как слой воды для водных растений был “внешним” фильтром, УФ-В абсорбирующие полифенолы рассматриваются как “внутренний” УФ экран [Day е.а., 1992] и являются составляющими фе-нилпропаноидног'о пути. Ферменты фенилпропаноидного пути стимулируются УФ-В радиацией (как и другими абиотическими и биотическими факторами). УФ-В радиация влияет на синтез УФ-В абсорбирующих компонентов посредством регуляции экспрессии генов биосинтеза по фенилпропано-идному пути. Стимуляция PAL и CNS генов УФ-В радиацией может вовлекать клеточное восприятие сигнала и трансдукцию сигнала, стимулирующего транскрипцию.
Фенилаланинаммоний лиаза (PAL) катализирует дезаминирование ароматической аминокислоты фенилаланина с образованием трансциннами-ческой (транскоричной) кислоты [Kubitzki, 1987], что является первым шагом образования комплекса полифенольных компонентов. С эволюционной точки зрения этот шаг дезаминирования является существенным, поскольку максимум абсорбции циннамической кислоты находится при 308 нм, тогда как фенилаланина - при 280 нм. Наиболее короткая длина волны солнечной УФ-В радиации, достигающей поверхности земли до недавнего времени была равна 290 нм, а поэтому дезаминирование дает наземным растениям эффективный внутренний фильтр.
Другой важный фермент фенилпропаноидному пути, возникающий под действием УФ-В радиации, халконсинтетаза (CNS), действует по пути образования (поли)фенольных компонентов флавоноидов. В процессе эволюции имело место увеличение степени полимеризации и усложнения полифенолов [Rozema е.а., 1997 б; Rozema е.а., 1998]. Отфильтровывание УФ-В радиации полифенолами и фенолами рассматривается как имеющая первостепенное значение функция, которая необходима для приспособления растений к условиям среды. Кроме этого (поли)фенольные компоненты выполняют раз-