Библиотечный каталог авторефератов Украины

Рис. 2. Вплив тривалостi штучного старiння на схожiсть насiння пшеницi врожаю 1996 (1) та 1997 (2) років.

Дослідження показників життєздатності насіння під час його штучного старіння показало, що за цих умов життєздатність насіння змінювалась нерівномірно. Як видно з наведених даних, підвищена температура (37 °°С) не викликала істотних змін схожості насіння врожаю 1996 року протягом перших 20 діб, а насіння врожаю 1997 року - протягом 30 діб. Подальше прогрівання протягом наступних 20 діб призводило до поступового зниження цього показника до рівня 56% та 64% у насінні врожаю 1996 та 1997 років відповідно. Однак, застосування підвищеної температури протягом наступних 10 дiб не викликало подальшого зменшення схожості насінин. Навпаки, у зазначений термін досліду спостерігалось навіть підвищення їхньої життєздатностi. У насінні врожаю 1997 року таке явище спостерігали досить довго – в період між 60 та 70 добами штучного старіння, а в насінні 1996 року – лише на 50-у добу. Більш тривалий вплив підвищеної температури на насіння супроводжується поступовим зниженням його схожості до повної її втрати. Коли схожість досліджуваного насіння зменшується до 30 %, подальше її зменшення істотно сповільнюється.

У процесі штучного старіння насіння подiбна періодичність змін властива також показникам якості його проростків. Строки дії підвищеної температури на насіння впливають на кількісний вихід та варіабельність нормальних проростків, середню довжину і масу пагонів та корінців, відсоток проростків з аномаліями. Проведені дослідження дозволили виявити характер ростової реакції паростків залежно від тривалості впливу температури 37°С на насіння в повітряно-сухому стані. Аналіз життєздатності насіння в різні строки його штучного старіння вказує на те, що за особливостями змін досліджуваних параметрів можна виділити, по меншій мірі, чотири періоди: 1 - активації, коли проявляється стимуляція росту проростків; 2 - депресії, що характеризується зниженням посівних якостей насіння та біометричних параметрів його проростків; 3 – стабілізації, яка полягає у тимчасовій затримці зниження показників життєздатності; 4 - деградації, коли відбувається істотне поступове зниження життєздатності насіння. З'ясовано, що характер змін показників життєздатності насіння залежить від тривалості штучного старіння, а вплив метеорологічних чинників під час формування зерна викликає часові зсуви ефектів, що спостерігаються з боку показників життєздатності.

Певні коливання схожості, сили росту насіння протягом його старіння спостерігали також інші дослідники [Зеленский, 1989; Угольников, Веселова, Сафьянникова, 1992; Веселова, Веселовский и др., 1995; 1999; Усманов, 1999; Соколов, Гродзинский, Сорочинский, 2000]. Коливання ростової активності насіння й інших його показників, можливо, пов′язане з періодичними змінами структури та функцій компонентів його клітин. Вірогідними причинами подібних змін вважають катаболічні процеси, що відбуваються в насінні протягом його старіння, в результаті чого утворюються й накопичуються продукти, здатні руйнувати та змінювати структуру фізіологічно важливих сполук [Илли, 1982; Зеленский, 1989].

Мінливість вмісту ТБК-реактивних речовин в насінні за його прискореного старіння. Вирішальна роль в адаптації рослин до впливу несприятливих чинників середовища належить захисним біохімічним системам, що спрацьовують під впливом цих чинників. На рис. 3 наведені дані динаміки вмісту продуктів ПОЛ, що реагують із 2-тіобарбітуровою кислотою, в окремих органах насіння пшениці, яке піддавали штучному старінню. З’ясувалося, що вміст цих продуктів у насінні змінюється у часі і відрізняється в окремих органах насінини. Згідно з отриманими даними, протягом усього термiну штучного старіння вміст ТБК-реактивних речовин у насінинах зазнає фазних змін, якi стабільно спостерігаються у насiнні врожаю рiзних рокiв.

Як видно з рис. 3, істотне збільшення вмісту ТБК-реактивних речовин у зародках відбувається у насінні врожаю 1997 року через 40 діб штучного старіння, тоді як у насінні 1996 року - вже після 30 діб. Після 40 діб штучного старіння в зернівках урожаю 1996 року та після 50 діб старіння в зернівках урожаю 1997 року інтенсивність зростання вмісту ТБК-реактивних речовин зменшувалась, що супроводжувалося стабілізацією або навіть поліпшенням схожості насіння після її попереднього зниження (рис. 2). Повна втрата схожості повітряно-сухим насінням за штучного старіння супроводжувалася значним підвищенням вмісту ТБК-реактивних речовин у зародку (для насіння врожаю 1997 року  - на 43 %, а у насіння врожаю 1996 року - на 95 %), тоді як у насінинах без зародків певних змін у вмісті цих продуктів не виявлено (рис. 3).

Рис. 3. Динаміка вмісту ТБК-реактивних речовин у зернівках врожаю 1996 (А) та 1997 (Б) років за  штучного старіння насіння,  %  від вихідного значення..

Таким чином, результати досліджень вказують на те, що динамiка показникiв життєздатності насіння протягом 130-170 діб його штучного старіння пов'язана з інтенсивністю процесів ПОЛ у його зародках. Отримані експериментальні дані підтверджуються кореляційним аналізом, результати якого свідчать, що показники життєздатності (енергія проростання, схожість, сила росту, маса пагонів і корінців) знаходяться в зворотному кореляційному зв′язку з вмістом ТБК-реактивних речовин в зародках насіння під час його штучного старіння (r = -0,52 - -0,96).

Важливо відзначити, що подальше витримування цього насіння в умовах пiдвищеноï температури термiном до року призводить до зниження досліджуваних речовин в усіх складових зернівки, особливо у зародках. За таких умов вміст продуктів, що обумовлюють поглинання при 532 нм, у зародках насіння врожаю 1996 та 1997 років нижчий, нiж у контролi, на 20 % та 26 %, відповідно. Згідно з даними літератури [Барабой, 1991], зниження вмісту продуктів ПОЛ у тканинах за рахунок активації антиокислювального ферментного захисту в умовах тривалого впливу стресового агента малоймовірно. Але відомо, що зменшення вмісту продуктів ПОЛ можливо пов'язане із зниженням концентрації ненасичених ліпідів і зменшенням інтенсивності їх "базового" окиснення в результаті пригнічення електронотранспортних реакцій, обумовлених утворенням форм активованого кисню [Владимиров, Арчаков, 1972; Мерзляк, 1989]. Отже, наведені дані можуть вказувати на те, що в насінні, яке навіть повністю втратило схожість внаслідок штучного старіння, деякі метаболічні процеси, наприклад дихання, продовжують тривати і тільки значно пізніше зупиняються остаточно. Саме на це вказує низький рівень ТБК-реактивних сполук у тканинах зародку у тривалі (більше року) терміни штучного старіння.

Динаміка вмісту ТБК-реактивних речовин в насінні різної життєздатності за його бубнявіння й проростання. Рівень життєздатності насіння в значній мірі залежить від інтенсивності "стартових реакцій", що виникають у зародках насіння і які суттєво впливають на формування паростків і подальший розвиток молодих рослин [Аветисова, Шапошников, Кадыков, 1988; Venter, 1988]. З'ясування змін рівня ПОЛ, які супроводжують різні ступені життєздатності насіння, є, на наш погляд, актуальним завданням, вирішення якого сприятиме як удосконаленню критеріїв оцінки життєздатності насіння, так і поглибленню сучасних уявлень щодо механізмів його проростання.

Визначення вмісту продуктів ПОЛ в окремих органах схожого й несхожого насіння озимої пшениці під час його бубнявіння та проростання показало, що поглинання води насінням різної життєздатності супроводжується мінливістю вмісту ТБК-реактивних речовин, динаміка якого відрізняється як в окремих частинах зернівки, так і в насінні різної схожості (рис. 4).

З наведених даних видно, що під час бубнявіння, як і за повітряно-сухого стану зернівок, найбільший вміст ТБК-реактивних речовин виявляється у зародках. З'ясувалося, що певні відмінності за вмістом ТБК-реактивних речовин між схожим та несхожим насінням у насінині без зародків виявляються на 2-ій та 24-ій годинах бубнявіння. У ці строки бубнявіння досліджені тканини несхожого насіння характеризуються меншим вмістом ТБК-реактивних речовин, ніж відповідні структури життєздатного насіння. За вмістом ТБК-реактивних речовин у зародків життєздатного та несхожого насіння протягом 24-х годин пророщування відмічалась певна різниця, яка протягом набрякання посилювалась. Таким чином, на кінець доби вміст речовин, які утворюють забарвлені сполуки в реакції з 2-тіобарбітуровою кислотою, в зародках життєздатного насіння виявився у 2,7 рази більшим, ніж у зародках насіння, що піддавалося штучному старінню.

Рис. 4.  Динаміка вмісту ТБК-реактивних речовин у насінні озимої пшениці різної життєздатності під час бубнявіння (з розрахунку на 1 г сухої речовини): А - зернівка без зародка; Б - зародок; 1 - схоже насіння, 2 - несхоже насіння.

Отже, під час бубнявіння життєздатне насіння відрізняється від несхожого більшим вмістом продуктів ПОЛ у частинах зернівки (особливо зародках), що може бути пов'язано з відмінностями інтенсивності метаболічних процесів та перебудовою структурних та функціональних особливостей мембранних систем.

ВИСНОВКИ

1. Агрометеорологічні умови формування насіння озимої пшениці впливають на його життєздатність та вміст ТБК-реактивних речовин в органах насінини, а саме: сформоване за підвищеної температури повітря і недостатньої кількості атмосферних опадів поступається насінню, вирощеному за більш сприятливих умов. Це насіння відрізняється посівними якостями, біометричними параметрами проростків, більшою концентрацією ексудативних цукрів та вмістом ТБК-реактивних речовин.
2. В зародках вміст тіобарбітуратреактивних речовин як на початку, так і впродовж зберігання насіння, незалежно від умов його вирощування, вищий, аніж в цілих зернівках та зернівках без зародку.
3. При тривалому (протягом 3-х років) зберіганні насіння в герметичній упаковці за пониженої температури  (+4 °С) певних змін у його схожості не відбувається, проте вміст ТБК-реактивних речовин в органах насінини збільшується. Найвищий рівень вмісту цих сполук спостерігається після 2-х років зберігання насіння: у зародках - 172-184 %, цілих зернівках - 132-151 %, в зернівках без зародків - 129-143 % від вихідного рівня.
4. Зберігання насіння в умовах неконтрольованої температури (в коморі) і в негерметичній тарі, а також штучного старіння, призводить до швидкої втрати його життєздатності, зниження біометричних параметрів паростків, зменшення вмісту ТБК-реактивних речовин (на 13-30 %) у тканинах зародка.
5. Зміна життєздатності насіння аж до повної її втрати пiд час штучного старіння має фазний характер (1-й етап - активація, 2-й - депресія, 3-й – стабілізація, 4-й - деградація), а різні умови формування насіння викликають часові зсуви ефектів, що спостерігаються в цьому процесі.
6. Посівні якості насіння (енергія проростання, лабораторна схожість, сила росту) протягом довготривалого штучного старіння (130-170 діб) знаходяться в зворотному кореляційному зв′язку зі вмістом ТБК-реактивних речовин в зародках насінин (r = -0,84 - -0,96).
7. Поглинання води насінням озимої пшениці супроводжується змінами вмісту ТБК-реактивних речовин, динаміка яких відрізняється як в окремих частинах зернівки, так і в насінні різної життєздатності. Насіння, що втратило схожість внаслідок штучного старіння, під час бубнявіння відрізняється від життєздатного насіння меншим вмістом ТБК-реактивних продуктів в органах зернівки (особливо зародках).
8. Найбільші зміни показників життєздатності як під час зберігання, так і в процесі штучного старіння властиві насінню сформованому в несприятливих метеорологічних умовах. Це підтверджує можливість використання методів штучного старіння для порівняльної оцінки потенційної здатності різних зразків насіння до тривалого зберігання.

Рекомендації щодо використання результатів:

1. Для оцінки життєздатності насіння озимої пшениці під час його зберігання, а також для удосконалення та розробки нових критеріїв оцінки стану його на початкових етапах проростання, рекомендується використовувати визначення вмісту тіобарбітуратреактивних речовин у насінні під час його бубнявіння.
2. Для порівняльної оцінки потенційної здатності до тривалого зберігання насіння озимої пшениці різного екологічного походження слід використовувати метод штучного старіння.
3. Знайдені в роботі закономірності процесів старіння насіння, яке зберігалося за різних умов, пропонується використовувати для вдосконалення технології зберігання насіннєвих зразків м′якої озимої пшениці, в навчальному процесі з фізіології рослин і насіннєзнавства, а також при проведенні подальших досліджень в галузі фізіології старіння рослин.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ружицька О.М., Захарієва З.Є., Кіндрук М.О. Процеси водопоглинання та пероксидного окиснення ліпідів в насінні озимої пшениці різної життєздатності // Фізіологія і біохімія культурних рослин. - 2002. - Т. 34, №1. - С. 29-34.
2. Ружицька О.М., Захарієва З.Є.,  Кіндрук М.О., Селіванов А.М. Вміст малонового діальдегіду в насінні пшениці за його проростання // Біологічний вісник ОДУ. - 1999. - Т. 4, №3 - С. 18-23.
3. Ружицька О.М. Якість та кількісний вихід проростків пшеницi за штучного старiння насiння // Біологічний вісник ОДУ. - 2000. - Т.5, № 1 - С. 69-73.
4. Кіндрук М.О., Селіванов А.М., Гечу В.Л., Ворсуляк І.Е., Гаврилюк М.М., Ружицька О.М. Вплив екологічних і агротехнічних факторів при вирощуванні насіння на його стійкість при тривалому зберіганні // Хранение и переработка зерна. - №7(13). - Днепропетровск, 2000. - С. 29-31.
5. Ружицкая О.Н., Захариева З.Е. Биохимические изменения зерна пшеницы при хранении // Наук. праці "Проблеми та перспективи розвитку виробництва та споживання хлібопродуктів". - Одеса: ОДАХТ, 1997. - Т. 4. - С.76-78.
6. Кіндрук М.О., Селіванов А.М., Ружицька О.М. Зберігання геноресурсів культурних рослин в умовах контрольованого і неконтрольованого клімату // Наук. праці "Наукові розробки і реалізація потенціалу сільскогосподарських культур". - Київ: Аграрна наука, 1999. - С. 92-97.
7. Захариева З.Е., Коваль В.Т., Ружицкая О.Н. Влияние ускоренного старения на жизнеспособность семян озимой пшеницы // Тезисы докладов международного симпозиума "Биологические механизмы старения". (15-17 мая 1996 г.). - Харьков, 1996. - С. 57.
8. Захарієва З.Є., Ружицька О.М. Морфофізіологічні показники насіння пшениці в процесі його старіння // Матеріали X з′їзду Українського ботанічного товариства "Проблеми ботаніки і мікології на порозі третього тисячоліття" (Полтава, 22-23 травня 1997 р.). - Київ-Полтава, 1997. - С.130-131.
9. Ружицкая О.Н., Захариева З.Е. Влияние условий хранения на жизнеспособность семян озимой пшеницы при их ускоренном старении // Тезисы докладов III-го международного симпозиума "Биологические механизмы старения. " (19-21 мая 1998 г.). - Харьков, 1998. - С.111.
10. Ружицька О.М., Захарієва З.Є. Інтенсивність процесів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) на початкових етапах проростання насіння озимої пшениці // Матеріали міжнар. конф. "Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі" (Львів, липень 1-4, 1998 р.). - Львів, 1998. - С.163-164.
11. Ружицкая О.Н. Интенсивность перекисного окисления липидов в прорастающих семенах озимой мягкой пшеницы // Тезисы YII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (15-19 мая 2000 г.). - Санкт-Петербург, 2000. - С. 152.
12. Ружицька О.М. Рівень перекисного окислення ліпідів на початкових етапах проростання насіння пшениці різної життєздатності // Тези доповідей YII Конференції молодих вчених "Проблеми фізіолігії рослин і генетики на рубежі третього тисячоліття" (18-20 жовтня, 2000 р., Київ). - Київ, 2000. - С. 35.
13. Ружицька О.М., Швець Г.А. Інтенсивність процесів пероксидного окислення ліпідів в насінні озимої пшениці різної життєздатності // Матеріали XI з′їзду Українського ботанічного товариства (Харків, 22-23  вересня 2001р.). - Харків, 2001 - С. 333.

АННОТАЦИИ

Ружицкая О.Н. Содержание тиобарбитуратреактивных веществ в семенах озимой пшеницы в связи и их жизнеспособностью при разных условиях хранения. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.12. – физиология растений. – Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2002.

Диссертация посвящена изучению изменчивости морфофизиологических показателей жизнеспособности и активности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в отдельных органах (частях) семян озимой мягкой пшеницы сорта Обрий разных лет урожая при их хранении в различных условиях.

Установлено, что отдельные части зерновки (зародыш, зерновка без зародыша) характеризуются разным уровнем ПОЛ. Наибольшее содержание тиобарбитуратреактивных (реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой, ТБК-реактивных) веществ, независимо от условий выращивания и хранения семян, отмечается в тканях зародыша.

Оценка условий выращивания, определение посевных качеств и других показателей семян в начале их хранения показало, что, вследствие действия экологических факторов, для семян урожая разных лет характерен неодинаковый уровень жизнеспособности и активности процессов ПОЛ в отдельных их органах.

Изучено влияние шести разных режимов хранения на динамику энергии прорастания, всхожести, силы роста, концентрации экссудативных сахаров, структуры и качества проростков семян и содержания ТБК-реактивных веществ в целых зерновках, зародышах и зерновках без зародыша. Хранение семян в негерметичной упаковке в неконтролируемых температурных условиях привело к полной потере их жизнеспособности и снижению, по сравнению исходными данными, содержания ТБК-реактивных веществ в тканях зародыша.

Показано, что динамика жизнеспособности семян в процессе их искусственного старения (при 37 °С) имеет фазовый характер. Исходя из особенностей изменений посевных качеств семян, структуры и морфофизиологических параметров проростков семян нами выделено четыре этапа: 1-й - активации; 2-й - депрессии; 3-й – временной стабилизации; 4-й – деградации. Корреляционный анализ показал наличие тесной отрицательной связи (r = -0,84 - -0,96) между периодическими изменениями всхожести семян на протяжении 130-170 суток их искусственного старения и содержанием ТБК-реактивных продуктов в зародышах зерновок. Полная потеря жизнеспособности семян в результате длительного (сроком 1 год) воздействия температуры 37 °С, также, как и вследствие неблагоприятных условий хранения (негерметичная упаковка, склад), сопровождается снижением количества ТБК-реактивных веществ в зародышах по сравнению с исходными данными.

Одни и теже семена (формирование которых проходило в неблагоприятных метеорологических условиях) характеризовались наибольшими изменениями показателей жизнеспособности, как во время длительного хранения, так и в процессе искусственного старения, что подтверджает возможность использования данного метода для сравнительной оценки потенциальной способности к хранению семян озимой пшеницы разного экологического происхождения.

Изучена динамика содержания ТБК-реактивных веществ в семенах разной жизнеспособности в течение первых 24 ч их гидратации. Семена, утратившие всхожесть вследствие искусственного старения, во время набухания отличаются (р<0,001) от жизнеспособных семян меньшим количеством анализируемых продуктов в частях зерновки (особенно зародышах). Полученные результаты свидетельствуют об информативности применения ТБК-теста для оценки жизнеспособности семян озимой пшеницы на начальных этапах их прорастания.

Ключевые слова: пшеница, семена, хранение, искусственное старение, жизнеспособность, тиобарбитуратреактивные продукты.

Ружицька О.М. Вміст тіобарбітуратреактивних речовин в насінні озимої пшениці в зв’язку з його життєздатністю за різних умов зберігання. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12. – фізіологія рослин. –  Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено вивченню мінливості морфофізіологічних показників життєздатності й інтенсивності пероксидного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) в окремих органах насіння озимої м’якої пшениці сорту Обрій різних років урожаю, нерівнозначних за метеорологічними умовами, за його зберіганням у різних умовах. Досліджено вплив шести різних режимів зберігання на характер мінливості енергії проростання, схожості, сили росту насіння, структури та якості його проростків, концентрації ексудативних цукрів та вмісту ТБК-реактивних продуктів в цілих зернівках, зародках та зернівках без зародків. Отримані дані динамiки показників життєздатності того ж насіння за його штучного старiння (при 37 °С). Виявлена  залежність (r =-0,84 - -0,96) між періодичними змінами схожості насіння протягом 130-170 діб його штучного старіння й інтенсивністю процесів ПОЛ у зародках зернівок. Визначений вміст ТБК-реактивних речовин в насінні, яке втратило життєздатність внаслідок несприятливих умов зберігання. Досліджена мінливість вмісту ТБК-реактивних продуктів в насінні різної життєздатності за його бубнявіння. Отримані результати свідчать про інформативність застосування ТБК-тесту для оцінки життєздатності насіння озимої пшениці на початкових етапах його проростання.

Ключові слова: пшениця, насіння, зберігання, штучне старіння, життєздатність, тіобарбітуратреактивні речовини.

Ruzhitska O.M.  The amount of 2-thiobarbituric acid reactive products in the winter wheat seeds in the view of their viability under various conditions of storage. - Manuscript.

The thesis for Ph.D.degree (Biology) on speciality 03.00.12 - plant physiology. - Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.        

The thesis to devoted to the analysis of the changes in the morphophysiological markers of viability and intensity of lipid peroxidation processes (LPP) in the different parts of winter soft wheat seeds (the sort Obriy). These are of different years of crop, of different weather conditions and of their storage under various conditions. The impact of six regimes of storage on the intensity of growing energy, germination, structure and quality of sprouts, the concentration of extractive sugar and amount of 2-thiobarbituric acid reactive products in whole grain, embryos and whole grain without embryo has been analysed. The data of the same seeds viability markers have been registered (t 37 °C). The  relation  (r = -0,84 - -0,96) between the periodical changes of germination within 130-170 days of the artificial ageing and intensity of LPP in embryos has been determined. The amount of  TBA-reactive products in the seeds that lost their viability due to bad conditions of storage has been established. The changes of TBA-reactive products amount in the seeds of different viability as to their swelling  have been determined. The results of the thesis illustrate the importance of the TBA–test when evaluating the winter wheat viability at the initial stages of sprouting.

The key-words: wheat, seeds, storage, artificial ageing, viability, 2-thiobarbituric acid reactive products.