Фотосинтез і розподіл асимілятів при зміні донорно-акцепторних відносин у рослин з недетермінованим типом росту

 

Кірізій Д. А. Фотосинтез і розподіл асимілятів при зміні донорно-акцепторних відносин у рослин з недетермінованим типом росту. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03. 00. 12 – фізіологія рослин. Інститут фізіології рослин і генетики НАН України. Київ, 2002.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей регуляції активності фотосинтетичного апарату і ростових процесів та розподілу асимілятів при зміні донорно-акцепторних відносин на організменому рівні у рослин з недетермінованим типом росту на прикладі цукрового буряка та квасолі.

Виявлено, що у рослин з недетермінованим типом росту діють ефективні механізми перерозподілу пластичних речовин у донорно-акцепторній системі, що стабілізує роботу фотосинтетичного апарату. Експериментальне втручання у донорно-акцепторні відносини цих рослин дозволяє цілеспрямовано керувати їхнім продукційним процесом. Доведено, що у рослини цукрового буряка ріст листкової розетки у другу половину вегетації є надлишковим і може бути обмежений через видалення апекса або обробку ретардантом з перерозподілом пластичних речовин у коренеплід зі збільшенням його маси та цукристості. Інтенсивність фотосинтезу листків регулюється попитом на асиміляти з боку акцепторів сигналами субстратної та фітогормональної природи. Показано, що важливе місце у цій регуляції посідає фотодихання, яке відіграє роль альтернативного акцептора при зменшенні атрагувальної сили основного. Це захищає фотосинтетичний апарат від інгібування надлишком асимілятів. Встановлено, що проміжне депонування асимілятів на шляху між донорами (листками) та акцепторами (споживаючими органами) стимулює асиміляційну діяльність рослини та є важливим фактором продукційного процесу.

Ключові слова: фотосинтез, фотодихання, асиміляти, фітогормони, ретарданти, донорно-акцепторні відносини, Beta vulgaris L., Phaseolus vulgaris L.

 

Киризий Д. А. Фотосинтез и распределение ассимилятов при изменении донорно-акцепторных отношений у растений с недетерминированным типом роста. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03. 00. 12 – физиология растений. Институт физиологии растений и генетики НАН Украины. Киев, 2002.

Диссертация посвящена установлению закономерностей регуляции активности фотосинтетического аппарата и ростовых процессов, а также распределения ассимилятов при изменении донорно-акцепторных отношений на организменном уровне у растений с недетерминированным типом роста на примере сахарной свеклы и фасоли.

Показано, что исследованные генотипы сахарной свеклы различались по интенсивности фотосинтеза листьев, однако связь между этим показателем и массой корнеплода, а также его сахаристостью отсутствовала. Вместе с тем выявлены различия в характере распределения сухого вещества между органами и частями растения.

Установлено, что обострение конкуренции за ассимиляты в донорно-акцепторной системе растений в условиях затенения приводит к резкому снижению массы корнеплода, тогда как его сахаристость гораздо стабильнее. Показано, что от уровня обеспеченности растения ассимилятами зависит их распределение как между органами растения – листьями и корнеплодом, так и между процессами роста и запасания в самом корнеплоде. При этом растущие листья обладают значительной аттрагирующей способностью и могут выступать как конкурентный корнеплоду акцептор независимо от фазы роста всего растения.

Ограничение роста листовой розетки путем удаления апекса в середине вегетации при наличии на растении 18-20 листьев существенно не влияет на продуктивность корнеплодов, но сопровождается нарушением фитогормонального баланса. Экзогенная обработка декапитированных растений препаратом ауксинового действия повышала массу и сахаристость корнеплодов с увеличением расчетного сбора сахара на 16% относительно контроля.

Показано, что другой способ ограничения роста листовой розетки – обработка интактных растений ретардантом паклобутразолом (в концентрации 0, 0125%) повышает продуктивность корнеплодов сахарной свеклы в среднем на 20%. В основе этого явления лежит ограничение избыточного роста черешков с перераспределением ассимилятов в корнеплод.

Доказано, что интенсивность фотосинтеза у растений с недетерминированным типом роста регулируется спросом на ассимиляты со стороны акцепторов сигналами субстратной и фитогормональной природы. Важную роль в этой регуляции играет фотодыхание, выступающее как альтернативный акцептор при снижении аттрагирующей силы основного, защищая фотосинтетический аппарат от ингибирования избытком ассимилятов.

На примере растений фасоли показано, что промежуточное депонирование ассимилятов в стебле на пути между листьями и основными акцепторами – бобами – стабилизирует функционирование фотосинтетического аппарата и донорно-акцепторной системы в целом, являясь важным элементом продукционного процесса.

Установлено, что у растений с недетерминированным типом роста действуют эффективные механизмы перераспределения пластических веществ в донорно-акцепторной системе. Поэтому оптимизация их продукционного процесса наряду с активизацией ассимиляционной деятельности должна предусматривать повышение аттрагирующей способности хозяйственно-ценных органов, а также ограничение избыточного (сверх оптимального) роста прочих частей растительного организма.

Ключевые слова: фотосинтез, фотодыхание, ассимиляты, фитогормоны, ретарданты, донорно-акцепторные отношения, Beta vulgaris L., Phaseolus vulgaris L.

 

Kiriziy D. A. Photosynthesis and assimilate partitioning under modification of source-sink relations in undeterminate plants. – Manuscript.

Thesis for Doctor of Sciences' degree by speciality 03. 00. 12 – Plant Physiology. Institute of Plant Physiology and Genetics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.

The thesis is devoted to the study of peculiarities of regulation of photosynthetic apparatus and growth processes activity, and assimilates partitioning under modification of source-sink relations on organism level in undeterminate plants such as sugar beet and bean.

It is revealed that effective mechanisms of assimilate partitioning in source-sink system operate in undeterminate plants, what stabilizes the photosynthetic apparatus function. Experimental intervention in source-sink relations of this plants allows to control purposefuly their productivity. It has been stated that growth of leaf rosette of sugar beet plants in second part of vegetative period is excessive and can be limited by removal of apex or treatment with retardant. This was accompanied with assimilate redistribution to root what increased its' mass and sugar content. Leaves net photosynthetic rate is regulated by demand on assimilates from sinks by substrate and phytohormonal signals. Photorespiration is important element of this system that plays role of alternative sink which protects photosynthetic apparatus from inhibition by assimilate abundance. It has been established that intermediate storage of assimilates on the way between source and sink optimizes assimilative activity of plant and is the important factor of productivity.

Key words: photosynthesis, photorespiration, assimilates, phytohormones, retardants, source-sink relations, Beta vulgaris L., Phaseolus vulgaris L.