ВЛИЯНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОГО СНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВОДНЫЙ ОБМЕН ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ОПТИМАЛЬНОГО И ИЗБЫТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА

Наталья Мстиславовна Казнина, Юлия Валерьевна Батова, Галина Федоровна Лайдинен, Александр Федорович Титов, Natalia Kaznina, Yulia Batova, Galina Laidinen, Alexander Titov

Аннотация


В условиях контролируемой среды исследовали влияние кратковременного снижения температуры воздуха (до 4 ºС в течение 1 сут) на показатели роста и водного обмена у растений озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) при оптимальном (2 мкМ) и избыточном (1000 мкМ) содержании цинка в корнеобитаемой среде. Показано, что суточное воздействие температуры 4 ºС на растения, произрастающие в условиях оптимального содержания цинка, приводит к уменьшению размеров устьичной щели, снижению устьичной проводимости и замедлению транспирации. Предполагается, что указанные изменения носят защитно-приспособительный характер и направлены на поддержание высокого уровня оводненности тканей листа и накопление надземной биомассы. При избытке металла в корнеобитаемой среде наблюдалось более сильное замедление устьичной проводимости и скорости транспирации, а оводненность тканей листа несмотря на это несколько снижалась. Помимо этого, в данном варианте опыта у растений отмечено частичное закрытие устьиц и значительное сокращение их количества. Указанные изменения в устьичном аппарате, а также торможение процесса накопления биомассы корней, свидетельствующее о задержке их роста, по-видимому, явились основными причинами нарушения водного обмена у растений пшеницы, испытывающих воздействие низкой температуры в условиях избыточного содержания в корнеобитаемой среде цинка.


Ключевые слова


Triticum aestivum L.; цинк; низкая положительная температура; сырая и сухая биомасса; оводненность; устьичная проводимость; транспирация

Полный текст:

PDF

Литература


Жолкевич В. Н., Пильщикова Н. В. Методы изучения транспирации и состояния устьиц // Водный обмен растений / Ред. И. А. Тарчевский, В. Н. Жолкевич. М.: Наука, 1989. С. 152–167.

Жолкевич В. Н., Гусев Н. А., Капля А. В. и др. Водный обмен растений / Ред. И. А. Тарчевский, В. Н. Жолкевич. М.: Наука, 1989. 256 c.

Зялалов А. А. Водный ток в высших растениях: физиология, эволюционное становление, системный анализ // Физиология растений. 2004. Т. 51, № 4. С. 607–616.

Фархутдинов Р. Г. Температурный фактор в гормональной регуляции водного обмена растений: автореф. дис. ... докт. биол. наук. Уфа. 2005. 46 с.

Aghaee A., Moradi F., Zare-Maivan H. et al. Physiological responds of two rice (Oryza sativa L.) genotypes to chilling stress at seedling stage // Afr. J. Biotechnol. 2011. Vol. 10. P. 7617–7621.

Bloom A. J., Zwieniecki M. A., Passioura J. В. et al. Water relations under root chilling in a sensitive and tolerant tomato species // Plant Cell Environ. 2004. Vol. 27, No 8. P. 971–979.

Bonnet M., Camares O., Veisseire P. Effects of zinc and influence of Acremonium lolii on growth parameters, chlorophyll a fluorescence and antioxidant enzyme activities of ryegrass (Lolium perenne L. cv Apollo) // J. Exp. Bot. 2000. Vol. 51, No 346. P. 945–953.

Demidchik V., Straltsova D., Medvedev S. S. et al. Stress-induced electrolyte leakage: the role of K+-permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment // J. Exp. Bot. 2014. Vol. 65, No 5. P. 1259–1270.

Hossian M. A., Piyatida P., da Silva J. A. T., Fujita M. Molecular mechanism of heavy metal toxicity and tolerance in plants: Central role of glutathione in detoxification of reactive oxygen species and methylglyoxal and in heavy metal chelation // J. Bot. 2012. Article ID 872875, 37 p. DOI:10.11555/2012/872875

Lukatkin A. S., Brazaityte A., Bobinas Č., Duchovskis P. Chilling injury in chilling-sensitive plants: a review // Žemdirbyste=Agriculture. 2012. Vol. 99, No 2. P. 111–124.

Mahajan S., Tuteja N. Cold, salinity and drought stresses: an overview // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2005. Vol. 444. P. 139–158.

Sagardoy R., Vázquez S., Florez-Sarasa I. D. et al. Stomatal and mesophyll conductances to CO2 are the main limitations to photosynthesis in sugar beet (Beta vulgaris) plants grown with excess zinc // New Phytol. 2010. Vol. 187. P. 145–158.

Subba P., Mukhopadhyay M., Mahato S. K. et al. Zinc stress induces physiological, ultra-structural and biochemical changes in mandarin orange (Citrus reticulate Blanco) seedlings // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2014. Vol. 20, No 4. P. 461–473.

Vaillant N., Monnet F., Hitmi A. et al. Comparative study of responses in four Datura species to a zinc stress // Chemosphere. 2005. Vol. 59. P. 1005–1013.

References in English

Farkhutdinov R. G. Temperaturnyi faktor v gormonal’noi reguljatsii vodnogo obmena rastenii [The temperature factor in gormonal regulation of water relations of plants]: Doct. Diss. (Biol.). Ufa. 2005. 46 p.

Zholkevich V. N., Pil’shchikova N. V. Metody izuchenija transpiratsii i sostojanija ust’its [Methods of studying transpiration and the state of stomata]. Vodnyi obmen rastenii [Water relations of plants]. Eds. I. A. Tarchevskii, V. N. Zholkevich. Moscow: Nauka, 1989. P. 152–167.

Zholkevich V. N., Gusev N. A., Kaplja A. V., Pakhomova G. I., Pil’shchikova N. V., Samuilov F. D., Slavnyi P. S., Shmat’ko I.G. Vodnyi obmen rastenii [Water relations of plants]. Eds. I. A. Tarchevskii, V. N. Zholkevich. Moscow: Nauka, 1989. 256 p.

Zjalalov A. A. Vodnyi tok v vysshikh rastenijakh: fiziologija, evolyutsionnoe stanovlenie, sistemnyi analiz [Water flow in higher plants: physiology, evolution and system analysis]. Fiziologija rastenii [Russ. J. Plant Physiol.]. 2004. Vol. 51, No 4. С. 607–616.

Aghaee A., Moradi F., Zare-Maivan H., Zarinkamar F., Pour Irandoost H. P., Sharifi P. Physiological responds of two rice (Oryza sativa L.) genotypes to chilling stress at seedling stage. Afr. J. Biotechnol. 2011. Vol. 10. P. 7617–7621.

Bloom A. J., Zwieniecki M. A., Passioura J. В., Randall L. В., Holbrook N. M., Clair D. A. Water relations under root chilling in a sensitive and tolerant tomato species. Plant Cell Environ. 2004. Vol. 27, No. 8. P. 971–979

Bonnet M., Camares O., Veisseire P. Effects of zinc and influence of Acremonium lolii on growth parameters, chlorophyll a fluorescence and antioxidant enzyme activities of ryegrass (Lolium perenne L. cv Apollo) // J. Exp. Bot. 2000. Vol. 51, No 346. P. 945–953.

Demidchik V., Straltsova D., Medvedev S. S., Pozhvanov G. A., Sokolik A., Yurin V. Stress-induced electrolyte leakage: the role of K+-permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment. J. Exp. Bot. 2014. Vol. 65, No 5. P. 1259–1270.

Hossian M. A., Piyatida P., da Silva J. A. T., Fujita M. Molecular mechanism of heavy metal toxicity and tolerance in plants: Central role of glutathione in detoxification of reactive oxygen species and methylglyoxal and in heavy metal chelation. J. Bot. 2012. Article ID 872875, 37 p. DOI:10.11555/2012/872875

Lukatkin A. S., Brazaityte A., Bobinas Č., Duchovskis P. Chilling injury in chilling-sensitive plants: a review. Žemdirbyste =Agriculture. 2012. Vol. 99, No 2. P. 111–124.

Mahajan S., Tuteja N. Cold, salinity and drought stresses: an overview // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2005. Vol. 444. P. 139–158.

Sagardoy R., Vázquez S., Florez-Sarasa I. D., Albacete A., Ribas-Carbó M., Flexas J., Abadía J., Morales F. Stomatal and mesophyll conductances to CO2 are the main limitations to photosynthesis in sugar beet (Beta vulgaris) plants grown with excess zinc. New Phytol. 2010. Vol. 187. P. 145–158.

Subba P., Mukhopadhyay M., Mahato S. K., Bhutia K. D., Mondal T. K., Ghosh S. K. Zinc stress induces physiological, ultra-structural and biochemical changes in mandarin orange (Citrus reticulate Blanco) seedlings. Physiol. Mol. Biol. Plants. 2014. Vol. 20, No 4. P. 461–473.

Vaillant N., Monnet F., Hitmi A., Sallanon H., Coudret A. Comparative study of responses in four Datura species to a zinc stress. Chemosphere. 2005. Vol. 59. P. 1005–1013.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb709

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2018