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

Вуглекислотний газообмін черешків цукрового буряка та їхня провідна здатність. Наші досліди із цукровим буряком свідчать про можливість підвищення продуктивності цієї культури за рахунок перерозподілу асимілятів між листковою розеткою і коренеплодом. Проте видалення апекса, яке є перспективним методичним прийомом для вивчення особливостей функціонування донорно-акцепторної системи цукрового буряка, нетехнологічне для застосування у виробництві. Тому нами був обраний інший шлях оптимізації розподілу пластичних речовин між гичкою і коренеплодом, а саме: скорочення маси черешків, оскільки у дослідах з декапітацією простежувалася тенденція до зменшення їхньої частки у масі гички з підвищенням маси та цукристості коренеплоду.

Дослідження вуглекислотного газообміну черешків показали, що завдяки наявності у них продихів та хлорофіловмісних клітин вони здатні до асиміляції СО2, проте максимальні значення її інтенсивності були у 20 разів нижчі за такі листкових пластинок. За умов природного освітлення вуглекислотний газообмін черешків знаходився в області компенсаційного пункту, а їхній добовий вуглекислотний баланс був від'ємним.

Вивчення провідної здатності черешків для води та асимілятів шляхом часткової редукції показало, що провідна система черешків здатна забезпечити нормальне функціонування листкових пластинок навіть за зменшення поперечного перетину черешка вдвічі за всією його довжиною.

Отже, велика частка черешків у масі гички (до 50%) обумовлена забезпеченням їхньої механічної міцності для підтримання листкових пластинок і за оптимальних умов освітлення може бути зменшена без шкоди для асиміляційної діяльності рослини.

Регуляція донорно-акцепторних відносин у цукрового буряка за допомогою речовин, що гальмують ріст. Для гальмування росту листкової розетки цукрового буряка нами були застосовані препарати з антигібереліновою дією – декстрел (д- (+) -трео-1- (n-нiтрофенiл) -1, 3-діоксіiзопропiламонiй, 2-хлоретилфосфонова кислота) та культар (25% -й концентрат емульсії паклобутразолу – 4, 4-диметил-1- (1, 2, 4-триазолiл-1) -1- (4- хлорфенiл) пентанол-3, похiдна 1, 2, 4-триазолу). Обприскування рослин у різні строки розчинами препаратів різної концентрації виявили, що оптимальною є обробка 0, 05% -м розчином культару у фазу 15-16 листків. При цьому в надземній частині зменшувалася відносна маса черешків, тоді як маса та площа листкових пластинок практично не змінювалися. Маса коренеплодів достовірно підвищувалася на 15-17%, а їхня цукристість на 0, 5-0, 8% (абс.) (табл. 9).

Отже, під дією культару відбувся перерозподіл асимілятів у донорно-акцепторній системі цукрового буряка між листками та коренеплодом внаслідок гальмування росту черешків та спрямування вивільнених асимілятів у коренеплід. За результатами цих дослідів отримано патент України (№ 41162А) на спосіб підвищення маси та цукристості коренеплодів цукрових буряків.

 

 

Дослідження закономірностей регуляції фотосинтезу та розподілу асимілятів у рослин з недетермінованим типом росту на прикладі цукрового буряка та квасолі при зміні різними методами співвідношення між донорами та акцепторами асимілятів виявили, що координація вуглекислотного газообміну та розподілу асимілятів у донорно-акцепторній системі рослин відбувається через велику кількість прямих та зворотних зв'язків, які базуються на сигналах різної природи. В наших дослідах спостерігалися принаймні два типи регуляції – субстратна та гормональна. За умов нестачі асимілятів у рослинах загострюються конкурентні відносини між акцепторами, причому в якості останніх виступають як окремі органи чи частини, так і процеси, що в них відбуваються. Залежно від забезпеченості рослини асимілятами регулюється їхній розподіл між органами, причому досягнення певного рівня може ініціювати зміни швидкості росту та співвідношення між ростом та запасанням. За умов нестачі асимілятів інтенсивність фотосинтезу підвищується внаслідок посилення попиту з боку акцепторів. Проте посилення інтенсивності фотосинтезу виявляється не завжди, оскільки переважає шлях підвищення забезпеченості асимілятами за рахунок збільшення площі асиміляційної поверхні. За умов надлишку асимілятів, спричиненого зменшенням попиту з боку основних акцепторів, фотосинтез гальмується, однак ступінь цього гальмування залежить від здатності рослини до утворення чи активізації альтернативних акцепторів. Особливо це характерне для рослин з недетермінованим типом росту, системи перерозподілу асимілятів у яких вельми лабільні – за умов нестачі асимілятів вони спрямовуються на ріст листків, за умов надлишку – в альтернативні акцептори.

 

 

1. У рослин з недетермінованим типом росту діють ефективні механізми перерозподілу пластичних речовин у донорно-акцепторній системі, що стабілізує функціонування фотосинтетичного апарату. Експериментальне втручання у донорно-акцепторні відносини цих рослин дозволяє цілеспрямовано керувати їхнім продукційним процесом.

2. Господарська продуктивність генотипів цукрового буряка визначається характером розподілу асимілятів між листковою розеткою і коренеплодом, що за неоптимальних умов призводить до порушення зв'язку між інтенсивністю фотосинтезу та масою і цукристістю коренеплоду.

3. Фотосинтетичний апарат цукрового буряка толерантний до затінення, причому нестача асимілятів за цих умов індукує підвищення ефективності його роботи.

4. При затіненні цукристість коренеплодів меншою мірою залежить від освітленості, ніж їхня маса, що свідчить про вищий пріоритет процесу цукронакопичення перед структурним ростом коренеплоду в системі донорно-акцепторних відносин цукрового буряка за умов загострення конкуренції за асиміляти.

5. За умов затінення рівень