Физиологические реакции растений пшеницы на условия корневой гипоксии

• Автор: Синявин, Михаил Степанович
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : 12 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Проблема общей и специфической устойчивости к действию неблагоприятных факторов среды.

1.2. Изменение физикохимических свойств почвы при избыточном увлажнении

1.3. Рост и метаболизм растений при затоплении почвы

1.3.1. Устойчивость растений к слабой аэрации.

1.3.2. Пути снабжения корней кислородом.

1.3.3. Рост и развитие растений при затоплении

1.3.3.1. Рост корней

1.3.3.2. Рост надземной части.

1.3.3.3. Устойчивость к затоплению на разных этапах онтогенеза
1.3.4. Метаболизм растений в условиях гипоксии
1.3.4.1. Гормональнобиохимические перестройки
1.3.4.2. Дыхательный и энергетический обмен.
1.3.4.3. Изменение проницаемости клеточных мембран
1.3.4.4. Водный и минеральный обмен.
1.4. Проявление общей и специфической устойчивости при гипоксии
1.5. Электрофизиологическая активность растений.
1.5.1. Нативные градиенты разности биопотенциалов РП, их связь
с метаболическими процессами
1.5.2. Использование электрофизиологических параметров для оценки устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов внешней среды
1.5.3. Биоэлектрогенез растений в связи с условиями минерального питания и влагообеспеченности
1.5.4. Онтогенетические аспекты биоэлектрогенеза растений
1.5.5. Использование электрофизиологических показателей при оценке селекционного материала
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Объекты исследований
2.2. Методы исследований.
2.2.1. Лабораторные опыты
2.2.1.1. Динамика биоэлектрических свойств растений пшеницы и образование эндогенного этилена при нарастающей гипоксии.
2.2.1.2. Изучение индивидуальной устойчивости к гипоксии.
2.2.1.3. Дыхание и дыхательный коэффициент в водной культуре.
2.2.1.4. Влияние нарастающей гипоксии на интенсивность фотосинтеза флагового листа
2.2.1.5. Устойчивость клеточных мембран к действию аноксии.
2.2.1.6. Влияние никотиновой кислоты на устойчивость мембран.
2.2.2. Вегетационные опыты.
2.2.2.1. Влияние цитокинина на устойчивость пшеницы к гипоксии.
2.2.3. Полевые опыты.
2.2.3.1. Влияние перекиси кальция на устойчивость растений к гипоксии
2.2.3.2. Общие и специфические ответные реакции сортов яровой пшеницы
на различные стрессовые условия
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Электрофизиологическая и гормональная реакция растений пшеницы
на нарастающую гипоксию
3.1.1. Связь биоэлектрической ответной реакции с биосинтезом этилена
при нарастающей гипоксии.
3.1.2. Гетерогенность ответной биоэлектрической реакции растений различных сортов пшеницы на нарастающую гипоксию
3.1.3. Динамика ответной биоэлектрической реакции на затопление корневой системы растений пшеницы сортов, отличающихся по устойчивости к гипоксии. 6БАП, как фактор оптимизации состояния растений.
3.2. Влияние корневого затопления и 6БАП на динамику роста
надземной части растений пшеницы.
3.3. Изменение проницаемости мембран в условиях гипоксии.
3.3.1. Влияние затопления и 6БАЛ на содержание электролитов в узлах кущения растений пшеницы.
3.3.2. Изучение устойчивости мембран корней 6 дневных растений пшеницы к жсткой аноксии
3.3.3. Влияние никотиновой кислоты на устойчивость мембран корней растений пшеницы.
3.4. Фотосинтез растений в условиях нарастающей гипоксии.ИЗ
3.4.1. Влияние содержания хлорофилла в листьях на интенсивность фотосинтеза
3.4.2. Изучение фотосинтеза в условиях полевого эксперимента.
3.5. Дыхание в условиях нарастающей гипоксии.
3.5.1. Дыхательный коэффициент корней растений пшеницы.
3.5.2. Влияние двухнедельного затопления и обработки 6БАЛ на дыхание растений пшеницы.
3.6. Ионный и аминокислотный баланс растений при стрессе в условиях полевого опыта.
3.6.1. Электропроводность листового экстракта
3.6.2. Влияние затопления на содержание К ,СГ и Ю3 в листьях растений пшеницы.
3.6.3. Отношение концентрации катионов к анионам
3.6.4. Сравнительный анализ аминокислотного состава листьев пшеницы
в связи с поиском предикторов специализированной устойчивости
3.7. Влияние перекиси кальция на устойчивость растений при затоплении
в условиях полевого опыта.
3.8. Изучение физиологической реакции и продуктивности сортов яровой пшеницы при затоплении в условиях комплексного полевого эксперимента
4. Проявление гипоксии в условиях тепличного овощеводства и пути их
преодоления.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Судя по литературным данным, для хорошего роста корней концентрация кислорода в газовой среде почвы должна быть не ниже Рассел, Емельянов, , x, , . Снижение до 5 и ниже заметно тормозит рост и развитие многих травянистых и древесных культур. Растения также не безразличны к содержанию углекислого газа в окружающей среде, так как оно влияет на доступность кальция, фосфатов в щелочных почвах. Многие авторы считают, что увеличение содержания углекислоты в почве до 2 и выше может быть токсичным для растений само по себе, а не только за счт ухудшения кислородного снабжения растений Рассел, Землянухин, i, Vi, Роре, . Однако большинство исследователей полагают, что именно недостаток кислорода определяет повреждение и гибель растений Чиркова, Гринва, i, , , а. При переувлажнении газ из почвенных пор выдавливается и газообмен почвавоздух сводится к молекулярной диффузии в почвенной воде, которая протекает в десять тысяч раз медленнее, чем в воздухе. Вследствие нарушения воздушного режима происходит накопление газов продуктов анаэробного метаболизма метана, сероводорода, азота, водорода, а кислород, остающийся в почве, потребляется корнями и микроорганизмами в течение нескольких часов Остаплюк, , . Таким образом, изменения содержания кислорода и углекислого газа в почве является одним из первых эффектов переувлажнения. Изменение газовой фазы почвы в свою очередь приводит к изменению состава и активности микрофлоры и физикохимических свойств почвы, что существенно влияет на жизнедеятельность растений. Иванова, . Электрохимические изменения в почве при затоплении сводятся к подщелачиванию на кислых почвах или подкислению на щелочных почвах почвенного раствора Берестень, , падению электропроводимости, окислительновосстановительного потенциала почвы, в результате чего снижаются е ионообменные свойства. Так как редокспотенциал падает, в почве накапливаются восстановленные продукты в том числе акцепторы электронов Роп, . В таких условиях через несколько дней в результате денитрификации исчезают нитраты, образуется меньше подвижных форм фосфатов, накапливаются в токсических количествах двухвалентные ионы железа, марганца, серы, ионы аммония. Эти ионы замещают в почвенном растворе ионы натрия, калия, кальция, магния Гарюгин, , . Таким образом, при переувлажнении почвы происходит торможение е газообмена с атмосферой, накопление токсичных продуктов анаэробного обмена, подавление деятельности аэробных микроорганизмов. Все эти изменения неблагоприятно сказываются на жизнедеятельности растений. Существует видовая специфика в чувствительности растений к нарушению воздушного режима почвы. Устойчивы к гипоксии растения увлажннных местообитаний гигрофиты, болотные растения, огурец, целлозия, гречиха, некоторые виды крестовника, ежовник и др. Так, осока может без значительного ущерба выдерживать затопление в недель . Требовательны к аэрации некоторые виды хвойных, фруктовые деревья, томаты, табак, салат. По увеличению чувствительности к переувлажнению зерновые злаки располагаются следующим образом озимая пшеница, озимая рожь, яровая пшеница, яровой овс, яровой ячмень . Кукуруза устойчивее фасоли и сои , , . В целом, злаки обладают большей устойчивостью к гипоксии, чем бобовые. Первые могут выдержать затопление дней, вторые 9 дней i, . Выявлены определнные различия в устойчивости видов люцерны Тарковский, Каене, . Важно отметить, что устойчивость к затоплению, помимо видовой сортовой специфики, во многом определяется фазой развития растений, видом затопления полное или затопление корневой системы, типом почвы, внешними условиями Тиунова, Стефановский, Пономарва, Ребрина, Остаплюк, ii, . Неблагоприятное воздействие затопления растения могут переносить или за счт перехода в состояние покоя корневища гигрофитов, или в результате анатомоморфологических и физиологобиохимичсских перестроек, направленных на развитие аэробиоза в тканях водные растения, некоторые мезофиты. Изучение возможных способов поддержания аэробиоза в тканях, испытывающих дефицит кислорода, стало одним из интенсивно разрабатываемых направлений данной проблемы.