Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды

Приведен краткий обзор данных о развитии неспецифической устойчивости растений к вредным факторам среды и практических способах ее инициирования — закаливания растений. Представлены собственные данные авторов по развитию методов закаливания растений с помощью физических воздействий электромагнитными...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Ахмеджанов, И.Г., Тонких, А.К., Хатамов, М.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України 2015
Назва видання:	Физиология растений и генетика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159518
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды / И.Г. Ахмеджанов, А.К. Тонких, М.М. Хатамов // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 3. — С. 207-212. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-159518
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1595182019-10-06T01:26:00Z Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды Ахмеджанов, И.Г. Тонких, А.К. Хатамов, М.М. Приведен краткий обзор данных о развитии неспецифической устойчивости растений к вредным факторам среды и практических способах ее инициирования — закаливания растений. Представлены собственные данные авторов по развитию методов закаливания растений с помощью физических воздействий электромагнитными полями и красным светом. Наведено короткий огляд даних про розвиток неспецифічної стійкості рослин до шкідливих чинників середовища і практичні способи її ініціювання — загартування рослин. Представлено власні дані авторів стосовно розвитку методів загартування рослин за допомогою фізичних впливів електромагнітними полями і червоним світлом. The review of data about development of nonspecific resistance of plants to harmful factors of environment and practical ways of it initiation — hardening of plants is presented. Original data on development of methods of the plant hardening by means of physical actions by electromagnetic fields and red light are presented. 2015 Article Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды / И.Г. Ахмеджанов, А.К. Тонких, М.М. Хатамов // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 3. — С. 207-212. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2308-7099 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159518 577.38:53.047:633.5.511:58.035 ru Физиология растений и генетика Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведен краткий обзор данных о развитии неспецифической устойчивости растений к вредным факторам среды и практических способах ее инициирования — закаливания растений. Представлены собственные данные авторов по развитию методов закаливания растений с помощью физических воздействий электромагнитными полями и красным светом.
format	Article
author	Ахмеджанов, И.Г. Тонких, А.К. Хатамов, М.М.
spellingShingle	Ахмеджанов, И.Г. Тонких, А.К. Хатамов, М.М. Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды Физиология растений и генетика
author_facet	Ахмеджанов, И.Г. Тонких, А.К. Хатамов, М.М.
author_sort	Ахмеджанов, И.Г.
title	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
title_short	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
title_full	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
title_fullStr	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
title_full_unstemmed	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
title_sort	физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды
publisher	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159518
citation_txt	Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды / И.Г. Ахмеджанов, А.К. Тонких, М.М. Хатамов // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 3. — С. 207-212. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Физиология растений и генетика
work_keys_str_mv	AT ahmedžanovig fiziologičeskieosobennostinespecifičeskojustojčivostirastenijknegativnymfaktoramsredy AT tonkihak fiziologičeskieosobennostinespecifičeskojustojčivostirastenijknegativnymfaktoramsredy AT hatamovmm fiziologičeskieosobennostinespecifičeskojustojčivostirastenijknegativnymfaktoramsredy
first_indexed	2025-07-14T12:03:44Z
last_indexed	2025-07-14T12:03:44Z
_version_	1837623804507979776
fulltext	УДК 577.38:53.047:633.5.511:58.035 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К НЕГАТИВНЫМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ И.Г. АХМЕДЖАНОВ, А.К. ТОНКИХ, М.М. ХАТАМОВ Национальный университет Узбекистана им. М. Улугбека 100174 Ташкент, ВУЗгородок e-mail: iskakhm@mail.ru Приведен краткий обзор данных о развитии неспецифической устойчивости растений к вредным факторам среды и практических способах ее иницииро- вания — закаливания растений. Представлены собственные данные авторов по развитию методов закаливания растений с помощью физических воздействий электромагнитными полями и красным светом. Ключевые слова: хлопчатник, фитохром, красный свет, низкочастотные электро- магнитные поля, неспецифическая устойчивость растений к фитопатогенам. Предельные возможности приспособления растений к вредным факто- рам окружающей среды определяются их генотипом. Однако они не все- гда используются в полной мере. Отсюда и значительный разброс по всхожести семян, скорости вегетативного роста, устойчивости к вред- ным факторам среды и в конечном итоге — по урожайности у разных растений одного вида и сорта. Поэтому одной из задач современной на- уки является изучение возможности повышения устойчивости растений к вредным факторам среды в пределах их генотипа. Неблагоприятные факторы среды в последнее время часто называ- ют стрессорами, а реакцию организма на любые отклонения от нормы — стрессом. Основоположник учения о стрессах Г. Селье под стрессом по- нимал «единую неспецифическую реакцию организма на повреждение любого характера» [13]. Он разработал учение о стрессах применительно к медицине и животному организму. Позже оно было перенесено на рас- тительные организмы и даже получило название — стресс-физиология растений. Большинство реакций растений на стресс — неспецифичес- кие, т.е. это интегральный (единый) ответ растительного организма на повреждающее действие различной природы. Дискутируется вопрос о наличии небольшого количества и специфических ответов растений на конкретный вредный фактор. Факторы, способные вызвать стресс у растений, можно разделить на три основные группы: а) физические — недостаточные или избы- точные влажность, освещенность, температура, радиоактивное излуче- ние, механические воздействия; б) химические — соли, газы, ксеноби- отики (гербициды, инсектициды, фунгициды, промышленные отходы и др.); в) биологические — поражение возбудителями болезней или ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ГЕНЕТИКА. 2015. Т. 47. № 3 207 © И.Г. АХМЕДЖАНОВ, А.К. ТОНКИХ, М.М. ХАТАМОВ, 2015 вредителями, конкуренция с другими растениями, влияние животных, созревание плодов. Применительно к растениям выделяют следующие три фазы стрес- са: 1) первичная стрессовая реакция; 2) адаптация; 3) истощение ресур- сов надежности. Если при сильных воздействиях последняя фаза насту- пает и развивается быстро, то организм погибает. Однако, если сила стрессового фактора ослабевает, то у растения развиваются процессы восстановления первоначального состояния и некоторые исследователи предлагают дополнить триаду Селье еще одной фазой — фазой регене- рации (реституции) [7, 12]. В первую фазу стресса в реакции на клеточном уровне на любой стрессовый фактор вовлекается следующая цепочка событий. Повыша- ется проницаемость мембран, происходит деполяризация мембранного потенциала плазмалеммы. Это приводит к входу ионов Са2+ в цитоплаз- му как снаружи из клеточных стенок, так и из внутриклеточных ком- партментов: вакуоли, эндоплазматического ретикулума, митохондрий, сопровождающемуся выходом калия из клетки. Ионы Са2+ активируют много кальцийзависимых ферментов и процессов. Усиливается актив- ность Н+-помпы в плазмалемме (и, возможно, в тонопласте), однако Н+-АТФаза не справляется со своей функцией, что ведет к закислению цитоплазмы. Ускоряется расход АТФ. Снижение рН цитоплазмы приво- дит к активации кислых гидролаз, в результате интенсифицируются про- цессы распада полимеров (белков, полисахаридов). Усиливается погло- щение О2, развиваются свободнорадикальные реакции. Дыхание вначале активируется, затем ингибируется. Тормозится интенсивность фотосин- теза. Замедляется синтез «до стрессовых белков», ускоряется синтез ря- да «стрессовых белков», из которых наиболее изучены белки теплового шока. Активируется сборка актиновых микрофиламентов и сетей цито- скелета, в результате чего возрастают вязкость и светорассеивание цито- плазмы. В результате распада полимеров повышается концентрация в цитоплазме аминокислот: пролина, аланина, аспартата, малата, а также моно- и дисахаридов, которые стабилизируют цитоплазму. Интенсифи- цируется синтез ингибирующих гормонов — этилена и АБК, замедляет- ся синтез стимулирующих — ауксинов, цитокининов, гиббереллинов. В результате тормозятся процессы деления и роста клеток. Таким образом, растительные организмы в отличие от животных в большинстве случаев реагируют на стрессор не активацией обмена ве- ществ, а, наоборот, снижением своей функциональной активности [1, 7, 9, 11]. Во вторую фазу стрессовых реакций — фазу адаптации — у расте- ний включаются главные механизмы адаптации [11, 12, 16, 17]. Они ха- рактеризуются замедлением гидролитических и катаболических реакций, интенсификацией процессов синтеза. При этом образовавшиеся в нача- ле воздействия продукты распада способствуют «готовности» обмена ве- ществ к перестройке. Так, накопленный пролин (его концентрация по- вышается в 100 раз) взаимодействует с поверхностными гидрофильными остатками белков и увеличивает их растворимость, защищая от денату- рации. Пролин как осмотически активное вещество благоприятствует удержанию воды в клетке, что повышает жизнеспособность растений в условиях засухи, засоления, высокой температуры. Осмофильными свойствами обладает также осмотин. Продукты деградации гемицеллю- 208 И.Г. АХМЕДЖАНОВ, А.К. ТОНКИХ, М.М. ХАТАМОВ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 3 лоз, пектиновых веществ — олигогликозиды — индуцируют синтез фи- тоалексинов, выполняющих защитную функцию при инфекционном поражении растений. Образующиеся при распаде органических азоти- стых соединений полиамины способствуют снижению проницаемости мембран, ингибированию протеазной активности, замедлению процес- сов пероксидного окисления липидов, регуляции рН. Происходит ста- билизация мембран, в результате чего восстанавливается ионный транспорт. Повышаются активность функционирования митохондрий, хлоропластов, уровень энергообеспечения. Снижается генерация ак- тивных форм кислорода. Возрастает роль компенсаторных шунтовых механизмов, например, активизируется пентозофосфатный путь дыха- ния [1, 7, 9, 11]. Процессы в третью фазу зависят от общего состояния и устойчи- вости растения. Если сила стрессового фактора возрастает, а возможно- сти противостоять им у растения исчерпываются, то развиваются про- цессы, приводящие в итоге к гибели растения. Это (по Селье) классическая фаза истощения ресурсов организма. Однако в случае ос- лабления стрессового фактора растение может восстанавливаться до первоначального состояния [7, 12]. Устойчивость растения к стрессовому воздействию зависит и от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения, находящиеся в покоя- щемся состоянии (в виде семян, луковиц и т.п.). Наиболее чувствитель- ные — растения в молодом возрасте, в период появления всходов, так как в условиях стресса прежде всего повреждаются те звенья метаболиз- ма, которые связаны с активным ростом. Затем по мере роста и разви- тия устойчивость растений к стрессовым воздействиям постепенно воз- растает вплоть до созревания семян. Однако период формирования гамет также является критическим, поскольку растения в это время вы- сокочувствительны к стрессу и реагируют на действие стрессоров сниже- нием продуктивности. В невысоких дозах повторяющиеся стрессы способствуют закали- ванию организма, причем во многих случаях показано, что закаливание по отношению к одному стрессовому фактору способствует повышению устойчивости организма и ко всем другим стрессорам [11]. Поэтому на практике пожалуй единственным способом повышения неспецифичес- кой устойчивости растений к вредным факторам является их закалива- ние. Оно основано на кратковременном стрессирующем воздействии на растение, чтобы в нем запустились все процессы, характерные для пер- вых двух фаз развития стрессовой реакции, но вместо третьей фазы — истощения — развивались бы регенерационные процессы. Наиболее простые методы закаливания разработаны для семян. На- пример, для повышения солеустойчивости к хлоридному засолению рас- тений хлопчатника, пшеницы и сахарной свеклы семена этих растений достаточно обработать в течение 1 ч в 3 %-м растворе NaCl с последую- щим промыванием их водой (1,5 ч). Для повышения устойчивости к суль- фатному засолению семена на 1 сут замачивают в 0,2 %-м растворе суль- фата магния, для повышения устойчивости растений к кислым газам — в слабых растворах соляной и серной кислот. Засухоустойчивость растений повышают предпосевным замачиванием семян с последующим их высу- шиванием. Для повышения холодоустойчивости наклюнувшиеся семена теплолюбивых культур (огурцы, томаты, дыня и др.) в течение нескольких 209 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 3 суток выдерживают в чередующихся через 12 ч условиях низких (1—5 °С) и более высоких (10—20 °С) температур. Таким же способом можно зака- ливать и рассаду. Для закаливания вегетирующих растений разработаны более сложные многостадийные методы, включающие обработку ингиби- рующими фитогормонами, микроэлементами и т.д. [11]. Поскольку специфическая закалка против одного вредного факто- ра повышает устойчивость растений к другим вредным факторам, целью наших исследований была разработка простых, универсальных методов закаливания растений с помощью электромагнитных и световых физи- ческих факторов. Базовой идеей для этого направления послужил тот факт, что как при действии различных неспецифических вредных фак- торов на клетку [11], так и при действии электромагнитных полей [6] и регулирующих доз красного света [8] первым эффектом является повы- шение проводимости растительных мембран для основного внутрикле- точного посредника — ионов Са2+. Эксперименты по электромагнитному закаливанию семян хлоп- чатника проводили в вегетационных сосудах и на небольших делянках [14]. Оказалось, что обработка семян хлопчатника перед посевом им- пульсным низкочастотным электромагнитным полем (НЧ ЭМП, 4 Гц, 100—200 нТл) повышает солеустойчивость растений так же, как и пред- посевное закаливание семян 3 %-м раствором NaCl. Согласно результа- там экспериментов по предпосевной обработке семян хлопчатника крас- ным светом (КС), после облучения семян КС в течение 5 мин люминесцентными лампами (590—660 нм, 15 Вт/м2) соле- и вилтоустой- чивость растений повышалась [2, 4, 15]. Кроме того, электромагнитная закалка и предобработка КС семян хлопчатника приводила к уменьше- нию (в среднем в 2 раза) численности насекомых-вредителей на листь- ях опытных растений по сравнению с контрольными [5]. Одним из факторов, обеспечивающих устойчивость хлопчатника, являются анатомо-морфологические особенности структуры листьев растений, создающих естественный механический барьер на пути дейст- вия паразитов [10]. В этой связи мы исследовали влияние предпосевных обработок семян на такие анатомо-морфологические характеристики листьев хлопчатника сорта Орзу, как толщина верхней и нижней эпи- дермы, палисадной и губчатой паренхимы, общая толщина листа, коли- чество устьиц на обеих его сторонах. Так как морфологические особен- ности листьев отражаются на их электрических характеристиках, параллельно были изучены некоторые электрические характеристики листьев [3]. Анатомо-морфологический анализ листьев хлопчатника показал, что после обработки семян как КС, так и НЧ ЭМП увеличивается об- щая толщина листовой пластинки за счет увеличения толщины эпидер- мального слоя и губчатой ткани. Фотостимулирование семян приводило к существенному возрастанию количества устьиц на обеих сторонах ли- стовой пластинки. Как следует из анализа полученных данных измене- ния анатомо-морфологических параметров листа под действием КС и НЧ ЭМП не идентичны, что может указывать на несколько отличаю- щиеся механизмы эффектов этих закаливающих факторов. В результате изучения электропроводимости листьев хлопчатника сорта Орзу на частоте 1 кГц установлено, что у листьев растений из предобработанных КС и НЧ ЭМП семян изменяется электрическое со- 210 И.Г. АХМЕДЖАНОВ, А.К. ТОНКИХ, М.М. ХАТАМОВ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 3 противление в соответствии с изменениями их анатомо-морфологичес- ких характеристик. Таким образом, этот простой метод измерения элек- трических параметров может заменить более сложный микроскопичес- кий метод для быстрой оценки состояния листа. В целом доказано, что повышение устойчивости хлопчатника к на- секомым-вредителям под действием предобработок семян КС и НЧ ЭМП можно объяснить изменением анатомо-морфологических характе- ристик листьев. Предпосевная обработка семян ЭМП и КС применяется уже дав- но, и механизмы действия КС включают многочисленные специфичес- кие фитохром-регулируемые ответы растений, однако на основании на- ших исследований мы рассматриваем их, помимо прочего, и как неспецифические закаливающие стрессовые воздействия, способные по- высить неспецифическую устойчивость растений к различным неблаго- приятным факторам среды. Поэтому мы предлагаем ввести в практику растениеводства два этих «новых—старых» простых метода предпосевной закалки семян. 1. Алехина Н.Д., Балнокин Ю.М., Гавриленко В.Ф. Физиология растений. — М.: ИЦ «Ака- демия», 2005. — 635 с. 2. Ахмеджанов И.Г., Агишев В.С., Мавлонова С.А., Ташмухамедов Б.А. Протекторная роль красного света при инфицировании хлопчатника возбудителем вертициллезного вил- та // Узбек. биол. журн. — 2010. — № 6. — С. 4—7. 3. Ахмеджанов И.Г., Клят В.П., Мавлонова С.А. и др. Изменение структуры листьев хлоп- чатника в результате предпосевной обработки семян красным светом или электромаг- нитным полем // Вестн. Нац. ун-та Узбекистана. — 2011. — № 2. — С. 25—27. 4. Ахмеджанов И.Г., Плеханова Л.С., Чечулина М.В., Злобина Т.В. Регуляция устойчивости хлопчатника к засолению хлористым натрием при облучении семян красным светом // Докл. АН РУз. — 1993. — № 11. — С. 49—52. 5. Ахмеджанов И.Г., Хамраев А.Ш., Быкова Е.А. и др. Фотостимуляция семян как фактор контроля численности основных вредителей хлопчатника // Изв. вузов. Сер. химико- биол. науки. — 2002. — № 1. — С. 50—52. 6. Бинги В.Н. Магнитобиология. Эксперименты и модели. — М.: МИЛТА, 2002. — 592 с. 7. Веселова Т.В., Веселовский В.А., Чернавский Д.С. Стресс у растений. Биофизический подход. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. — 144 с. 8. Волотовский И.Д. Са2+ и внутриклеточная сигнализация в растительной клетке. Роль Са2+ в фитохромной трансдукции // Биологические мембраны. — 1998. — 15, № 5. — С. 573—587. 9. Кузнецов Вл.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. — М.: Высш. шк., 2006. — 742 с. 10. Ле Диуен Анх. Факторы устойчивости диких и культивируемых представителей рода Gossypium L. к хлопковой тле (Aphis gossypium Glov.): Автореф. дис. … канд. биол. наук. — Ташкент, 1995. — 23 с. 11. Полевой В.В. Физиология растений. — М.: Высш. шк., 1989. — 464 с. 12. Растения и стресс. Курс лекций. — Екатеринбург: Изд-во Уральск. гос. ун-та, 2008. — 269 с. 13. Селье Г. На уровне целого организма. — М.: Наука, 1972. — 122 с. 14. Тонких А.К., Раджабов З., Ахмеджанов И.Г. Предпосевная электромагнитная закалка се- мян против засоленности // Тез. докл. Респ. науч.-прикл. конф. «Актуальные пробле- мы биологии, экологии и почвоведения». — Ташкент, 2008. — С. 121. 15. Akhmedzhanov I.G., Chechulina M.V., Gussakovsky E.E. The study of phytochrome dark con- version in damaged etiolated cotton seedlings. Effect of salt stress and red light illumination of seeds: Abstracts of papers presented at the annual meeting of the botanical society of Israel. 2 march 1995 // Israel J. Plant Sci. — 1995. — 43. — P. 167. 16. Bohnert H., Nelson D., Jensen R.G. Adaption to environmental stresses // Plant Cell. — 1995. — 7, N 2. — P. 328—336. 17. Nagarajan S., Nagarajan Sh. Abiotic tolerance and crop improvement // Abiotic stress adap- tation in plants. — Dordrecht: Springer Science and Business Media B.V., 2010. — P. 1—14. Получено 15.04.2015 211 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 3 ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ НЕСПЕЦИФІЧНОЇ СТІЙКОСТІ РОСЛИН ДО НЕГА- ТИВНИХ ЧИННИКІВ СЕРЕДОВИЩА І.Г. Ахмеджанов, А.К. Тонких, М.М. Хатамов Національний університет Узбекистану ім. М. Улугбека, Ташкент Наведено короткий огляд даних про розвиток неспецифічної стійкості рослин до шкідли- вих чинників середовища і практичні способи її ініціювання — загартування рослин. Пред- ставлено власні дані авторів стосовно розвитку методів загартування рослин за допомогою фізичних впливів електромагнітними полями і червоним світлом. PHYSIOLOGICAL PECULIARITIES OF NONSPECIFIC RESISTANCE OF PLANTS TO NEGATIVE FACTORS OF ENVIRONMENT I.G. Akhmedzhanov, A.K. Tonkikh, M.M. Khatamov M. Ulugbek National University of Uzbekistan VUZgorodok, Tashkent, 100174, Uzbekistan The review of data about development of nonspecific resistance of plants to harmful factors of environment and practical ways of it initiation — hardening of plants is presented. Original data on development of methods of the plant hardening by means of physical actions by electromag- netic fields and red light are presented. Key words: cotton, phytochrome, red light, low-frequency electromagnetic fields, nonspecific resistance of plants to phytopathogens. 212 И.Г. АХМЕДЖАНОВ, А.К. ТОНКИХ, М.М. ХАТАМОВ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 3

Физиологические особенности неспецифической устойчивости растений к негативным факторам среды

Репозитарії

Схожі ресурси