Вплив трофічного забезпечення на динаміку ростових процесів і вмісту вуглеводів у проростків озимої пшениці за яровизації
Анотація
Вивчали вплив контрастних умов трофічного забезпечення яровизації (верналізації) на ростову реакцію і динаміку вмісту різних фракцій розчинних вуглеводів в проростках двох сортів озимої пшениці Статна і Дорідна. В експериментах моделювали різні умови трофічного забезпечення яровизації шляхом додавання 3%-го розчину сахарози, а також ізолювання ендосперму – природного запасу вуглеводів і біологічно активних речовин. В ході проведених експериментів показано, що оптимальні умови трофічного забезпечення (варіант зернівки + вода) детермінують максимальний лінійний ріст і накопичення біомаси проростків протягом всього періоду яровизаційного впливу, надлишок екзогенних, цукрів (варіант зернівки + 3% сахароза) гальмує ростові процеси, дефіцит трофічних факторів (варіант ізольовані зародки + 3% сахароза) також гальмує ріст, а відсутність трофічного забезпечення (варіант ізольовані зародки + вода) повністю пригнічує ріст і накопичення біомаси проростками протягом 45-добового яровизаційного впливу. Встановлено, що динаміка зміни вмісту розчинних вуглеводів в проростках озимої пшениці також залежить від рівня трофічного забезпечення процесу яровизації і корелює зі змінами ростової реакції. Показано, що у всіх варіантах дослідів протягом усього періоду верналізації вміст олігоцукрів істотно перевищує вміст моноцукрів в проростках обох сортів. Оскільки моноцукри являються найбільш метаболічно активними вуглеводами, вірогідно, вони в максимальній кількості витрачаються на перших етапах яровизації (15–30 діб). Обговорюється, що різний рівень трофічного забезпечення може бути одним з вагомих чинників генетичної та/або епігенетичної регуляції процесу яровизації Triticum aestivum L. Зміни у метаболічних процесах, зокрема вуглеводному обміні, можуть впливати на зниження експресії генів VRN, які є мішенню епігенетичної регуляції, і в результаті цього на набуття здатності рослин пшениці м'якої переходити до колосіння. Припускається, що регуляторна роль вуглеводів в яровизаційному процесі може здійснюватися тільки при оптимальному рівні трофічного забезпечення.
Завантаження
Посилання
Aoki N., Scofield G.N., Wang X.-D. et al. Pathway of sugar transport in germinating wheat seeds // Plant Physiology. – 2006. – No. 141. – P. 1255–1263.
Atramentova L.A., Utevskaya O.M. Statistical methods in biology: a textbook. – Gorlovka: Likhtar, 2008. – 248p. (in Russian)
Avksentieva O.A., Zhmurko V.V. Physiology of flowering: tutorial. – Kharkiv: V.N.Karazin KhNU, 2011. – 130p. (in Russian)
Avksentieva O.A., Shulik V.V. Research of influence of contrasting trophic conditions of vernalization on the mitotic activity of meristems, growth and development of winter wheat // ScienceRise: Biological Science. – 2017. – Vol.2 (5). – P. 4–9. (in Ukrainian)
Baena G.E., Rolland F., Thevelein J.M., Sheen J. A central integrator of transcription network in plant stress and energy signaling // Nature. – 2007. – Vol.448 (7156). – P. 938–942.
Baier M., Hemman G., Holman R. et al. Characterization of mutants in Arabidopsis showing increased sugar-specific gene expression, growth, and developmental responses // Plant Physiology. – 2004. – Vol.134 (1). – P. 81–91.
Cho Y.H., Yoo S.D., Sheen J. Regulatory functions of nuclear hexokinase 1 complex in glucose signaling // Cell. – 2006. – Vol.127 (3). – P. 579–589.
Dennis E., Peacock W. Vernalization in cereals // Journal of Biology. – 2009. – Vol.8 (57). – P. 1–4.
Deryabin A.N., Trunova Т.I. Morphological and biochemical characteristics of potato plants expressing the invertase gene SUC2 from Saccharomyces cerevisiae, under cultivation in vitro // Tomsk State University Journal of Biology. – 2014. – Vol.4 (28). – P. 150–168. (in Russian)
Eveland A., Jackson D. Sugars, signalling, and plant development // Journal of Experimental Botany. – 2011. – Vol.63 (3). – P. 1–11.
Gol L., Tome T., Korff M. Floral transitions in wheat and barley: interactions between photoperiod, abiotic stresses, and nutrient status // Journal of Experimental Botany. – 2017. – Vol.68 (7). – P. 1–12.
Henderson I., Shindo C., Dean C. The need for winter in the switch to flowering // J. Annu. Rev. Genet. – 2003. – Vol.37. – P. 371–392.
Koch K. Sucrose metabolism: regulatory mechanisms and pivotal roles in sugar sensing and plant development // J. Current Opinion in Plant Biology. – 2004. – Vol.7. – P. 235–246.
Man J., Shi Y., Yu Zh., Zhang Y. Root growth, soil water variation, and grain yield response of winter wheat to supplemental irrigation // Plant Production Science. – 2016. – Vol.19 (2). – P. 193–205.
O’Hara L.E., Paul M.J., Wingler A. How do sugars regulate plant growth and development? New insight into the role of trehalose-6-phosphate // J. Molecular Plant. – 2013. – Vol.6 (2). – P. 261–274.
Riou-Khamlichi C., Menges M., Healy J., Murray J. Sugar control of the plant cell cycle: differential regulation of Arabidopsis D-type cyclin gene expression // J. Molecular Cell Biology. – 2000. – Vol.20. – P. 4513–4521.
Rolland F., Moore B., Sheen J. Sugar sensing and signaling in plants // J. Plant Cell. – 2002. – Vol.14. – P. 185–205.
Rosa M., Prado C., Podazza G. et al. Soluble sugars – metabolism, sensing and abiotic stress // Plant Signaling & Behavior. – 2009. – Vol.4 (5). – P. 388–393.
Shcherban A.S., Salina E.A. Epigenetic regulation of the expression of vernalization genes // J. Cytology. – 2013. – Vol.55 (4). – P. 234–237. (in Russian)
Song J., Angel A., Howard M., Dean C. Vernalization – a cold-induced epigenetic switch // Journal of Cell Science. – 2012. – Vol.125 (16). – P. 3723–3731.
Sung S., Amasino R. Remembering winter: toward a molecular understanding of vernalization // J. Annu. Rev. Plant Biol. – 2005. – Vol.56. – P. 491–508.
Tymoshenko V.F., Zhmurko V.V. Methods of analysis of carbohydrates: a guide to a large workshop for students at the Department of Plant Physiology and Biochemistry. – Kharkiv: KhNU, 2000. – 30p. (in Ukrainian)
Yermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P. et al. Methods of biochemical research of plants. – Leningrad: Agropromizdat. Leningrad Branch, 1987. – 430p. (in Russian)
Yuanyuan M., Yali Z., Jiang L., Hongbo S. Roles of plant soluble sugars and their responses to plant cold stress // African Journal of Biotechnology. – 2009. – Vol.8 (10). – P. 2004–2010.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
