Исследование действия стрессовых факторов на растения

С помощью установок данного типа можно направленно изучать действие различных стрессоров биотической (грибные, бактериальные, вирусные и микоплазменные инфекции, вредители, аллелопатия) и абиотической природы (тяжелые металлы, ультрафиолетовое излучение, фосфорорганические и медьсодержащие инсектициды, фунгициды, гербициды и т.д.) на рост, развитие и продуктивность растений, ведя тем самым ускоренную селекцию или проверяя селекционные образцы и трансгенные растения на устойчивость к различным факторам.

Механизмы развития реакции на стрессовые факторы при выращивании растений в аэропонных условиях

1.     Водный стресс

а.) Засуха

Количество цитокининов в корнях при засухе снижается до первых видимых симптомов увядания. То же наблюдается и при осмотическом стрессе в зоне корней. Реакция развивается довольно быстро (за 30 минут на 60%).

Сигнал о начале стресса может обеспечиваться переносом ингибитора из побега в корень. Этим сигналом, возможно, является АБК (Абсцизовая кислота), увеличение содержания которой наблюдается уже через 20 минут после начала явления засухи. АБК задерживает синтез цитокининов, останавливает рост корня. При увядании АБК быстро накапливается в побеге. Показано, что стресс активизирует, главным образом, биосинтез АБК, причем синтез фитогормона усиливается до появления первых симптомов увядания.

Для усиления биосинтеза АБК достаточно снижения водного потенциала листа на 2 бара.

Водный стресс стимулирует также выделение этилена. Засуха снижает количество ауксина.

б.) Затопление

У томатов через сутки после начала затопления активность кислых гиббереллинов в ксилемном соке падает в 40 раз, а через 3 дня уже совсем не обнаруживается.

В побегах количество гибберелловой кислоты после одного дня затопления снижается в 6 раз, на второй день – еще в 4 раза.

Содержание цитокининов в ксилемном соке тоже падает. Гиббереллин лишь частично устраняет эффекты затопления, а 6-БАП (6-бензиламинопурин) действует положительно, увеличивая уровень хлорофилла и снижая эпанастию.

Наилучший результат дает совместное внесение ГА (гибберелловая кислота), 6-БАП и NH₄NO₃. Общее увеличение содержания АБК при затоплении меньше, чем при засухе. В погруженных частях различных растений быстро увеличивается содержание эндогенного этилена.

Показана высокая степень корреляции между концентрацией этилена, числом придаточных корней и диаметром гипокотиля.

2.     Понижение температуры

В зоне корней понижение температуры создает условия водного стресса. При низких температурах в корнях снижается содержание ГА и цитокинина, увеличивается количество АБК, что приводит к временному покою. При сильно низких (и положительных) температурах листья увядают.

Таким образом, в стрессовых ситуациях, причем в самых различных: низкие температуры, затопление, водный стресс, облучение, засоление и т.д. снижается содержание ИУК (индолилуксусная кислота), гиббереллинов, цитокининов (то есть снижается содержание активаторов) и резко повышается выработка этилена и АБК.

Накопление ингибиторов приводит к торможению активного состояния клеток и тканей – снижению синтеза белков, нуклеиновых кислот, торможению роста.

В.В. Полевой (Фитогормоны)

Стрессовые факторы, которые можно изучать в аэропонных условиях:

Абиотические стрессы:

·        резкие перепады температур,

·        переувлажнение,

·        засуха атмосферная,

·        имитация почвенной засухи,

·        высокая солнечная активность

·        действие на растения тяжелых металлов, фосфорорганических инсектицидов, медьсодержащих фунгицидов, гербицидов и т.д. (экологический фактор)

·        солевой стресс (имитация условий засоления почвы)

·        кислородное голодание

·        действие повышенных и пониженных концентраций СО2-газа на растения

·        ветер

·        кислотные дожди

·        затопление корневой системы

·        заморозки

·        парниковый эффект

·        влияние ультрафиолетовой радиации на рост и развитие растений

·        жароустойчивость

Биотические стрессы:

·        бактериальные заболевания

·        грибные заболевания

·        вирусные заболевания

·        микоплазменные заболевания

·        вредители

·        аллелопатия