WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Вплив водного дефіцитуна інтенсивність фотосинтезу С3 рослин - Шпаргалка

Вплив водного дефіцитуна інтенсивність фотосинтезу С3 рослин - Шпаргалка

сортів картоплі на посуху

На території України майже 15 млн. га орних земель розташовано в зонах недостатнього та нестійкого зволоження. В результаті культурні рослини, в тому числі і картопля, порівняно рідко реалізують свій генетичний потенціал, який у посушливі роки може знижуватися на 50% і більше. Навіть незначне напруження водного балансу порушує метаболічні процеси, що призводить до суттєвого зниження продуктивності рослин. У зв′язку з цим, вивчення фізіологічної реакції різних генотипів рослин на водний стрес має актуальне теоретичне та практичне значення. В цьому аспекті особливого значення набуває розкриття фізіологічних та молекулярно-біохімічних механізмів стійкості та підвищення адаптивного потенціалу сортів картоплі української селекції до факторів посухи. В літературі обмаль експериментальних даних стосовно вивчення значення фізіологічної реакції різних генотипів картоплі на посуху з врахуванням функціонування ключових ланок метаболізму з позицій системного підходу.

Досліджено динаміку зміни параметрів водного статусу картоплі протягом тривалої посухи. Виявлено специфічність реакції фотосинтетичного апарату, фітогормонального і амінокислотного пулів в листках сортів картоплі на недостатнє водозабезпечення. Зафіксовано сортові відмінності в реакції пігментного комплексу на водний дефіцит. Показано, що накопичення значної кількості абсцизової кислоти в умовах водного стресу корелює з розвитком посухостійкості і залежить від сортових особливостей картоплі. Встановлено, що акумуляція вмісту етилену в листках сортів картоплі різних екотипів суттєво залежить від рівня їх водозабезпечення, показано можливість регуляції складових адаптивного потенціалу, зокрема водного режиму, фотосинтетичної активності, фітогормонального комплексу в рослинах за допомогою полімерних регуляторів росту з пролонгованою фітогормональною дією в умовах обмеженого водозабезпечення.

Встановлено, що тривала посуха індукувала суттєвіше збільшення водного дефіциту (ВД) в листках слабостійких до посухи сортів картоплі. Так, на 12 добу посухи в листках посухостійких сортів Гарт і Темп ВД зростав в 3,7 та 4,2 рази, а в слабостійких - Бородянська рожева і Древлянка в 4,4 та 4,8 рази. При цьому слабостійкі сорти картоплі інтенсивніше втрачали воду, внаслідок чого оводненість (ОВ) їх листків знижувалась порівняно з контролем на 32,3 та 36,2%, тоді як в посухостійких – на 21,5 та 24,6%.

ВД рослин визначається вмістом води і її енергетичним статусом, вираженим як загальний водний потенціал (ВП), який в рослинних тканинах становить – 0,2...-1,3 мПа. За жорсткого дефіциту вологи ВП може знижуватися до – 1,7 мПа. Отже, в умовах посухи ВП в листках картоплі зменшувався. Зокрема, слабостійкі сорти відзначалися ширшою амплітудою реакції на посуху за цим параметром. Так, за умов зневоднення (12 доба посухи) ВП у посухостійких сортів Гарт і Темп зменшувався в 2,7 та 2,8 рази, а в слабостійких - Бородянська рожева і Древлянка - в 2,8 та 2,9 рази. Виявлено, що зростання ВД зумовило значне підвищення коефіцієнту водозатримання (Квз) в листках посухостійких сортів картоплі, ніж у слабостійких. При цьому коефіцієнт водовідновлення (КВВ) зменшувався впродовж 12-добової посухи суттєвіше в слабостійких до посухи сортів, тоді як обробка рослин регуляторами росту сприяла підвищенню його величини до контролю. Слід зазначити, що за оптимального водозабезпечення Квз в стійких до посухи сортів був вищий порівняно зі слабостійкими. Нестача вологи зумовила незначне зниження Квз на початку водного стресу. За подальшого зневоднення водозатримувальна здатність клітин зростала у всіх сортів, про що свідчить підвищення Квз із наростанням ВД. Це, очевидно, є наслідком адаптації рослин до жорстких умов вирощування. Однак амплітуда реакції листків до дефіциту вологи в слабостійких до посухи сортів була ширшою порівняно зі стійкими. Зафіксовано, що підвищення Квз супроводжувалось суттєвим зменшенням Квв у листках сортів картоплі протягом посухи. Значніше підвищення водозатримувальної здатності та ступеня відновлення клітин у листках стійких до посухи сортів картоплі зумовило зростання їх коефіцієнту посухостійкості (Кпс), внаслідок чого скорочувалися втрати води. Зокрема, в екстремальних умовах водозабезпечення Кпс у посухостійких сортів зменшувався на 26,2 (Гарт) і 28,4% (Темп), а в слабостійких - на 56,0 (Бородянська рожева) та 58,6% (Древлянка) до контролю.

Встановлено, що зростання ВД листків за тривалої посухи викликало експоненційне зменшення інтенсивності фотосинтезу (ІФ), яке пропорційне оберненій величині ВД. Значення ВД листків картоплі близько 30-35% є критичними у функціонуванні фотосинтетичного апарату, причому подальше збільшення ВД призводило до різкого зниження фотосинтетичної активності хлоропластів, особливо у слабостійких до посухи сортів картоплі Бородянської рожевої і Древлянки. У листках посухостійких сортів - Гарт і Темп виявлено повільніший спад ІФ за значного ВД, що свідчить про наявність адаптивних реакцій стабілізації енергетичних процесів за умов недостатнього водозабезпечення. В стійкого до посухи ранньостиглого сорту Гарт ІФ зменшувалась на 43,4%, слабостійкого - Бородянська рожева- на 70,9%, в пізньостиглого, стійкого до посухи сорту Темп - на 36,5%, в слабостійкого - Древлянка – на 75,0% до контролю.

З'ясовано, що криві залежності ІФ від ВД для ранньостиглих сортів картоплі зсунуті вправо по осі ординат порівняно з пізньостиглими, тобто дані сорти більш пристосовані до недостатнього водозабезпечення і не знижують ІФ за значнішого ВД. За реакцією фотосинтетичного апарату на дефіцит води сорти картоплі розміщуються у наступному порядку: Гарт, Темп, Бородянська рожева, Древлянка.

Обробка рослин водними розчинами регуляторів росту сприяла збереженню фотосинтетичної функції на вищому рівні, ніж в контрольних. Найефективніший вплив на ІФ листків картоплі виявив П-К, порівняно з П-А-6 і Е-С. При цьому стимулююча дія препаратів супроводжувалась зменшенням опору дифузії в листках картоплі.

Під впливом водного стресу знижувалась інтенсивність фотодихання (ФД) до одиниці зростання рівня темнового дихання (ІД). При цьому зафіксовано збільшення величини ФД відносно ІФ у листках ранньо- і пізньостиглих сортів картоплі. Виявлено, що вища стійкість фотосинтетичного апарату до дії водного стресу у посухостійких сортів картоплі, на відміну від слабостійких, пов'язана з меншими (відносно ІФ) втратами вуглецю на ФД і вищою листковою провідністю СО2. Полімерні форми регуляторів росту виявили активуючий вплив на світлове дихання за рахунок посилення ІФ та збільшення поглинання вуглекислого газу при відкритті продихів. Водночас діапазон зміни ІД був незначним за умов посухи, що вказує на його відносну стійкість до дефіциту вологи.

Однією з інтегральних характеристик фотосинтетичного апарату є кількість пігментів і їх співвідношення. Встановлена пряма залежність між кількістю пігментів і продуктивністю, а також життєдіяльністю та стійкістю рослин до несприятливих факторів навколишнього середовища. Нами виявлено зниження концентрації хлорофілів і каротиноїдів за дії водного стресу. Водночас зафіксовано зменшення величини відношення хлорофілу а до хлорофілу в, що відбувалося за рахунок більшого зниження вмісту хлорофілу а. За недостатнього водозабезпечення виявлено найменші втрати каротиноїдів, порівняно з хлорофілом в і, особливо, з хлорофілом а.

Таким чином, тривала посуха індукувала гальмування процесів фотосинтетичного газообміну та зниження концентрації хлорофілів і каротиноїдів в листках картоплі. Застосування регуляторів росту сприяло зменшенню стресового впливу посухи, стабілізації ІФ, пігментного комплексу в листках сортів картоплі різного екологічного походження.

3.Висновок

Пpоблема вивчення фiзiологiчних механiзмiв посухостiйкостi pослин пpивеpтає значну увагу чеpез те, що посуха суттєво обмежує потенцiал пpодуктивностi культуpних pослин на великих площах земної кулi. Гостpою є ця пpоблема також для Укpаїни, значна частина сiльськогосподаpських угiдь якої вiдноситься до зони недостатнього вологозабезпечення.

Оскiльки 90-95% оpганiчної маси pослин ствоpюється в пpоцесi фотосинтезу, однiєю з головних пpичин зниження їх пpодуктивностi в умовах посухи є гальмування фотосинтезу, який найбiльш швидко pеагує на нестачу води. Встановлено, що навіть незначне зменшення вологості грунту, ще до появи помітних змін оводненостi листкiв, викликає пpигнiчення фотосинтетичного засвоєння вуглекислого газу [2]. Інгібування фотосинтезу за помірної та нетривалої дії посухи обумовлюється, пеpш за все, частковим закpиттям пpодихiв. Тривале і більш глибоке зневоднення фотосинтезуючих тканин призводить до суттєвих змiн фотосинтетичного метаболізму, непродихового лімітування фотосинтезу. Експериментально встановлено зниження у цих умовах активності 1 i 2 фотосистем та фотофосфорилювання, зменшення активностi та вмісту РБФК.

Loading...

 
 

Цікаве