Яндекс.Метрика Рост и фотосинтетический аппарат Сенполии
Каждый слышит то, что понимает. Гете Трудных наук нет, есть только трудные изложения. А.И. Герцен. Часть материалов сайта доступна только подписчикам. На период подписки они имеют возможность оперативной консультации по статистическому анализу биомедицинских данных. Запрос на подписку направляйте редактору БИОМЕТРИКИ.
РОСТ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ
АППАРАТ СЕНПОЛИИ
(Saintpaulia ionantha H.Wendl),
ПОЛУЧЕННОЙ РАЗМНОЖЕНИЕМ
IN VITRO И IN VIVO
УДК 581.143+581.176+581.16.7

C.Ю. Тищенко, Р.А. Карначук
Томский государственный университет, 
кафедра физиологии и биотехнологии растений

Фотосинтетическая функция во многом зависит от процессов роста и развития растения. Проводилось сравнение ростовых характеристик и характеристик фотосинтетического аппарата (ФА) двух сортов сенполии полученных традиционным размножением от листовых черенков и микроклональным размножением. Наблюдения проводились в процессе адаптации растений к самостоятельному росту. Было обнаружено влияние размножения in vitro на процессы роста и структурно-функциональное состояние ФА растений при их дальнейшем выращивании в условиях in vivo, а также сортовые отличия по этим характеристикам. Применение методов статистического анализа результатов позволило выявить корреляции между характеристиками роста и ФА, а также исследовать структуру системы признаков роста и ФА для сенполии. Размножение сенполии in vitro, как показал факторный анализ, в первую очередь сказалось именно на ростовых процессах, а уже затем на изменении характеристик ФА. Вероятно, регуляция ФА действующими в системе факторами осуществлялась, в определенной степени, через регуляцию ростовых и морфогенетических процессов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Saintpaulia ionantha
- микроклональное размножение
- фитогормоны
- традиционное размножение
- ростовые показатели
- фотосинтетический аппарат
- мезоструктура
- пигменты
- фотовосстановительная активность
- статистический анализ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
БАП 6-бензиламинопурин
2,6-ДХФИФ 2,6-дихлорфенолиндофенол
МР микроклональное размножение
НУК нафтилуксусная кислота
ТР традиционное размножение
ФА фотосинтетический аппарат
ФВА фотовосстановительная активность
Chl хлорофилл
LAR leaf area ratio
LWR leaf weight ratio
r коэффициент корреляции Спирмена
SLA  specific leaf area
p достигнутый уровень значимости

Посадочный материал разных видов растений, полученный методами МР, характеризуется высоким качеством, быстрой приживаемостью и интенсивным ростом . Это может свидетельствовать о высоких потенциальных возможностях растений, размноженных через культуру тканей. Наряду с другими факторами, в продукционном процессе растений большое значение имеет уровень активности ФА. Известно что фотосинтетическая функция во многом зависит от процессов роста и развития растения. С одной стороны деятельность ФА подчинена эндогенной регуляции (гормональной и метаболической) [1]. С другой стороны ФА является достаточно лабильной системой, реагирующей в ответ на изменения внешних факторов выращивания , что влечет за собой изменение интенсивности функционирования [2]. Питательные среды для культивирования in vitro содержат сахарозу, которая в концентрациях, оптимальных для роста культуры, угнетает накопление хлорофиллов, активность хлоропластных ферментов, скорость фиксации СО2 [3]. Поэтому возникает вопрос о том способны ли растения, полученные методом in vitro к формированию нормального ФА и как это отражается на дальнейшей жизнедеятельности растения в условиях in vivo [4].

На примере сенполии фиалкоцветной сравнивали характеристики ФА растений, полученных микроклональным и традиционным размножением, а также способность этих растений адаптироваться к самостоятельному росту.

Методика исследований

Сенполия фиалкоцветная или уcамбарская фиалка - Saintpaulia ionanhta H.Wendl (семейство Геснериевые - Gesneriaceae) - многолетнее травянистое растение, в природе произрастающее в Восточной тропической Африке. Данный вид дал начало многочисленным садовым формам, которых в настоящее время насчитывается свыше 1500.В работе были использованы два сорта сенполии - Фестивальная и Магия, причем половина всех растений была размножена традиционным способом от листовых черенков [5], а другая половина - получена микроклональным размножением на среде МС с добавлением БАП 1,0 мг/л, НУК 0,6 мг/л (cостав и соотношение фитогормонов в среде были предварительно подобраны с использованием методов планирования эксперимента для этих сортов сенполии). Как МР так и ТР происходило при освещении 3000 лк с периодом 16 часов, при температуре 250С.

Через два месяца с начала размножения новообразованные побеги были отделены от материнских черенков (в случае ТР) и от материнских эксплантов и извлечены из пробирок ( в случае МР). Были отобраны растения массой 150-200 мг с четырьмя хорошо различимыми листьями и начавшей формироваться корневой системой. Каждое растение было высажено в отдельную емкость объемом 200 мл, заполненную почвенной смесью, содержащей равные части листового перегноя, садовой земли, речного песка и сфагнума [5]. Растения выращивали под лампами дневного света при освещении 3000 лк в течении двух месяцев с периодом освещения 16 часов, при температуре 250С. 

Всего в эксперименте участвовало 120 растений (по 30 на каждую группу). В каждой группе растения были распределены по парам, таким образом, чтобы оба растения имели примерно одинаковые изначальные размеры и число ярусов. Первое растение использовали для исследования ФА, второе растение из пары - для исследования роста. Такой подход к исследованиям был призван исключить влияние дефолиации на процесс роста и развития и, как следствие, на измеряемые показатели.

Ростовые параметры снимали с растений по истечении двух месяцев самостоятельного роста. Подсчитывали количество ярусов на растении, определяли площадь листовой поверхности весовым методом. Листья и сами растения высушивали до постоянного веса при 800С: определяли сухую биомассу растения и сухую массу листьев. На основе этих параметров были вычислены некоторые характеристики, определяющие эффективность растения в образовании листовой поверхности [6]: отношение площади листьев к биомассе растения (LAR), относительный вес листьев (LWR), площадь единицы веса листа (SLA ).

Для исследования мезоструктуры и функциональной активности ФА использовали листья 4-5 ярусов, которые брали с растений по истечении первого месяца самостоятельного роста. Высечки из листьев с известной площадью фиксировали этанолом, затем мацерировали горячей 2N-ой HСl на водяной бане при t не выше 900С при периодическом встряхивании в течении двух часов. Суспензию мацерата доводили до определенного объема и подсчитывали число ассимиляционных клеток на счетных камерах Горяева (не менее 16 камер). Рассчитывали число ассимиляционных клеток на 1 см2 площади листа, измеряли продольную и поперечную оси ассимиляционных клеток и рассчитывали объем [7], число хлоропластов в клетке определяли тоже на клетках мацерата. Размеры пластид (продольная и поперечная оси) измеряли в клетках на тонких срезах в глицерине при увеличении 40х12 (для достижения точности измерялось по 60-100 хлоропластов). Расчет объема хлоропластов проводился при допущении, что хлоропласт является эллипсоидом вращения [7]. Кроме вышеперечисленных параметров мезоструктуры в работе оценивали следующие расчетные характеристики [8]: число хлоропластов в единице площади листа (тыс./см2), объем клетки, соответствующий одному хлоропласту - КОХ (мкм3), относительный объем хлоропластов к объему клетки (%).

Определение содержания пигментов проводили спектрофотометрическим методом [9], пигменты экстрагировали из листьев 100%-ым ацетоном. Исследовали содержание хлорофилла а, хлорофилла b, суммы каротиноидов на единицу площади листа и на хлоропласт, а также соотношения хлорофиллов а/b, хлорофилл а / каротиноиды, хлорофилл b / каротиноиды. Содержание пигментов рассчитывали по формулам Хольма [9].

Фотовосстановительную активность изолированных хлоропластов определяли спектрофотометрически по скорости восстановления 2,6-дихлорфенолиндофенола [10], рассчитывалась в мкм ДХФИФ/мг Chl час. Все измерения проводили в 15 биологических повторностях на каждую группу растений.

Полученные экспериментальные данные были подвергнуты статистической обработке при помощи специализированного пакета Statistica for Windows 4.3.  Для оценки влияния факторов способа размножения и сортовой специфичности на изменение количественных характеристик роста растений и структурно-функционального состояния их ФА, использовали двухфакторный дисперсионный анализ. Для оценки силы связи между структурно-функциональными показателями ФА и ростовыми показателями адаптирующихся растений использовали непараметрический корреляционный анализ Спирмена, т.к. данные по выборке в целом не подчинялись нормальному распределению. Для выделения групп признаков по которым можно отличить друг от друга исследуемые группы растений по сорту и способу размножения, использовали дискриминантный анализ. Для исследования структуры системы изученных признаков и выделения подсистем сильнокоррелирующих признаков использовали факторный анализ с нормализованным биквартимакс вращением осей.

Результаты

В ходе наблюдения за процессом адаптации растений к самостоятельному существованию в нестерильных условиях было отмечено, что МР растения очень быстро укоренились и раньше тронулись в рост, чем растения, полученные ТР. Среди ТР растений медленнее всего адаптировался к самостоятельному росту сорт Магия. Растения, полученные размножением in vitro, независимо от сорта, характеризовались очень интенсивным ростом (рис.1, табл.1).

Рис.1. Сухая биомасса сенполии к четвертому месяцу

Обработка данных дисперсионным анализом показала , что за исследованный период МР растения перегнали ТР растения по всем исследованным ростовым показателям. Относительно сортовой специфичности можно отметить следующее. Среди растений, полученных традиционным способом, более интенсивным ростом отличался сорт Фестивальная. Подтверждением этому - статистически значимое превышение по всем ростовым показателям. У растений, полученных размножением in vitro, наблюдалась противоположная картина: сорт Магия значительно превысил сорт Фестивальная по сухой биомассе растения и листьев, превышение по суммарной площади поверхности листьев оказалось недостоверным. Таким образом, можно заключить, что размножение растений сенполии методом in vitro действительно благотворно сказывается на их дальнейшем росте в условиях in vivo. Имеет место сортовая специфичность ответа на микроклональное размножение, и это скорее всего связано с генетическими особенностями сортов.

Таблица 1
Параметры роста и фотосинтетического аппарата растений сенполии, полученных традиционным и микроклональным размножением

Параметр
Среднее значение и стандартная ошибка среднего
Фестивальная ТР
Фестивальная МР
Магия ТР
Магия ТР
число ярусов на растении
9,87+0,13
12,27+0,15
7,13+0,09
13,00+0,09
сухая масса растения (мг)
310,47+14,56
452,37+13,94
228,04+13,96
534,66+17,67
сухая масса листьев (мг)
222,79+10,69
320,68+12,48
176,04+9,94
438,29+16,81
площадь листьев (см2)
111,50+5,17
147,98+4,58
70,78+2,80
161,66+6,63
LAR -отношение площади листьев к биомассе растения (см2/ мг)
0,36+0,01
0,33+0,01
0,32+0,01
0,30+0,005
SLA - площадь единицы веса листа (см2 / мг)
0,51+0,02
0,47+0,01
0,41+0,01
0,37+0,006
LWR - относительный вес листьев к биомассе растения (мг/мг)
0,72+0,008
0,71+0,01
0,78+0,007
0,82+0,006
число хлоропластов на клетку
18,2+0,26
20,6+0,31
14,4+0,21
16,1+0,15
объем хлоропласта (мкм3)
209,07+5,37
363,33+21,68
372,13+28,82
428,33+27,36
число ассимиляционных клеток (тыс. / см2)
98,62+16,28
54,24+5,05
81,56+8,52
74,98+6,03
объем ассимиляционной клетки (тыс. мкм3)
25,34+1,05
39,39+2,07
28,04+1,37
32,46+0,87
число хлоропластов на единицу площади листа (млн. / см2)
1,82+0,32
1,11+0,10
1,18+0,13
1,20+0,09
КОХ - объем клетки, соответствующий одному хлоропласту (тыс. мкм3)
1,39+0,06
1,91+0,09
1,95+0,10
2,02+0,05
относительный объем хлоропластов к объему клетки (%)
15,29+0,53
19,64+1,42
19,56+1,61
21,36+1,50
хлорофилл а (мкг/см2)
9,14+0,22
9,98+0,25
12,16+0,22
16,26+0,57
хлорофилл b (мкг/см2)
1,36+0,09
4,33+0,29
2,09+0,09
5,18+0,22
каротиноиды (мкг/см2)
4,12+0,16
3,27+0,08
5,37+0,14
6,17+0,26
содержание суммы хлорофиллов на хлоропласт (мкг? 10-5)
0,75+0,08
1,40+0,09
1,37+0,11
2,00+0,22
отношение хлорофиллов а/b
7,27+0,48
2,43+0,14
6,02+0,27
3,18+0,10
отношение Chl a / каротиноиды
2,26+0,10
3,06+0,04
2,28+0,04
2,65+0,04
отношение Chl b / каротиноиды
0,33+0,02
1,32+0,07
0,39+0,02
0,84+0,02
ФВА хлоропластов 
(мкМ ДХФИФ/мг Chl? час)
132,86+4,58
136,40+5,88
207,83+3,04
214,98+6,01

При анализе относительных характеристик, определяющих эффективность растения в образовании листовой поверхности, выяснилось, что все они имеют сортовое различие. Отношение площади листьев к биомассе растения (LAR) достоверно выше у сорта Фестивальная и составляет 0,33-0,36, у сорта Магия - 0,30-0,32. Площадь единицы веса листа (SLA) также выше у растений сорта Фестивальная (0,47-0,51). Показатель же относительного веса листьев к биомассе растения (LWR) достоверно выше у сорта Магия. Было обнаружено, что переход к размножению in vitro практически не влияет на изменение относительных характеристик роста листовой поверхности. Все показатели, кроме LWR у сорта Магия, остались на прежнем уровне. У растений этого сорта при МР данный показатель немного повысился. Вышесказанное говорит о том, что относительные характеристики роста листовой поверхности имеют определенное, имеющее тенденцию к постоянству, значение для каждого сорта, которое определяется генотипом.

Исследование мезоструктуры ФА на поперечных срезах листьев 4-5 ярусов трехмесячных растений выявило, что листья сенполии имеют хлоропласты относительно крупных размеров (табл.1). Вследствие большого размера число хлоропластов в клетке небольшое - 14-20 штук на клетку. Выявлена сортовая специфичность числа хлоропластов на клетку. У сорта Фестивальная, число хлоропластов на клетку и на единицу площади больше. Различий по объему ассимиляционных клеток между сортами при ТР нет. При переходе от традиционного размножения к микроклональному наблюдается увеличение числа хлоропластов на клетку.

Объем ассимиляционных клеток у растений не различался по сортам и составил 25-28 тыс. мкм3 при ТР. При переходе к микроклональному размножению у обоих сортов объем ассимиляционных клеток несколько увеличился. Число хлоропластов на единицу площади листа при переходе к размножению in vitro достоверно не изменилось. Число ассимиляционных клеток на единицу площади листа при ТР составило 80 -100 тыс/см2.Сортовых различий по этому показателю обнаружено не было. При переходе к размножению in vitro число клеток на единицу площади несколько снизилось.

При сопоставлении объема ассимиляционных клеток с числом и объемом хлоропластов выяснилось следующее. Относительный объем хлоропластов к объему клетки примерно одинаков у всех исследованных групп - 19-21%, кроме ТР Фестивальной, у которой этот показатель достоверно чуть ниже - 15%. То же самое можно сказать относительно объема клетки, соответствующего одному хлоропласту (КОХ) - у ТР Фестивальной он составляет - 1,39 тыс.мкм3, а у всех остальных групп - 1,9-2,0 тыс.мкм3.

Исследование содержания фотосинтетических пигментов в листьях 4-5 ярусов показало, что сорта Фестивальная и Магия достоверно различаются по количеству хлорофиллов и каротиноидов на единицу площади листа (рис.2, табл.1). Так у растений сорта Магия содержание хлорофиллов а и b на единицу площади и на хлоропласт выше, чем у растений сорта Фестивальная, независимо от способа размножения. Растения сорта Магия, независимо от способа размножения, отличались высоким содержанием каротиноидов.

Рис.2. Содержание пигментов в листьях 4-5 ярусов сенполии

Выяснилось, что условия размножения оказывают влияние на содержание фотосинтетических пигментов. Растения соответствующих сортов, полученные in vitro, образовали хлорофиллов а и b больше, чем растения полученные традиционным способом. При переходе от традиционного размножения к микроклональному было обнаружено изменение отношения хлорофиллов а/b (рис.3, табл.1) У ТР растений, независимо от сорта, оно оказалось очень высоким (6-7), в то время как у МР растений отношение составило 2-3. Достоверных различий между сортами в том и другом случае не обнаружено. Высокое отношение хлорофиллов у ТР растений связано с достаточно низким содержанием дополнительного пигмента - хлорофилла b. Это говорит о повышенном светолюбии растений, полученных традиционным способом. У растений же, полученных in vitro, синтез хлорофилла b был в 2,5-3 раза выше, чем при ТР, что характерно для растений, более теневыносливых.

Рис.3. Соотношение пигментов в листьях 4-5 ярусов сенполии

ФВА хлоропластов у растений сенполии оказалась достаточно высокой - от 100 до 215 мкм ДХФИФ/мг Chl час (табл.1). Имеет место достоверное отличие ФВА хлоропластов по сортам: так у сорта Магия скорость составляет в среднем 208 мкм ДХФИФ/мг Chl час в случае ТР и 215 мкм ДХФИФ/мг Chl час в случае МР, в то время как у сорта Фестивальная этот показатель достигает лишь 132 и 137 мкм ДХФИФ/мг Chl час соответственно. Переход к размножению in vitro существенно не повлиял на изменение ФВА хлоропластов, хотя в случае МР у обоих сортов в среднем показатели скорости оказались чуть выше.

В ходе исследования взаимосвязей между ростовыми характеристиками и характеристиками ФА растений сенполии были выявлены следующие достоверные (p<0,05) корреляции. Обнаружена положительная корреляция между ростовыми характеристиками и характеристиками ФА (показателями мезоструктуры (r=0,4-0,7), содержанием пигментов на единицу площади листа (r=0,3-0,6). Положительная корреляция между объемом хлоропластов и ФВА хлоропластов, особенно ярко эта взаимосвязь проявляется у сорта Магия (r=0,6). Обнаружена отрицательная корреляция между соотношением хлорофиллов a/b и ростовыми характеристиками (r=-0,6), это говорит о том, что лучшее протекание ростовых процессов наблюдается при соотношении хлорофиллов, обеспечивающем теневыносливость. У растений, полученных размножением in vitro, обнаружено увеличение значений коэффициентов корреляции между показателями содержания разных групп пигментов на единицу площади, по сравнению с аналогичными коэффициентами у растений, полученных традиционным способом.

При обработке экспериментальных данных методами дискриминантного анализа были выделены дискриминантные переменные - переменные, по которым исследованные группы более всего различаются. Для этих переменных были получены значения стандартизованных коэффициентов дискриминантной функции. На основе полученных дискриминантных функций для каждого способа классификации была проведена переклассификация исследованных объектов, результаты которой отражают правильность выбора дискриминантных переменных (табл.2). Результаты классификации растений по сортовой принадлежности и способу размножения подтвердили значимость различий, обнаруженных в ходе дисперсионного анализа. Таким образом, используя вышеперечисленный набор характеристик (табл.2) можно различить растения по сортам и способу, которым они размножены со 100% -ой правильностью.

В ходе исследования структуры системы признаков роста и ФА методами факторного анализа было выделено 5 подсистем ( или факторов) сильнокоррелирующих признаков (табл.3).

Выяснилось, что на первый фактор самые большие нагрузки имеют характеристики роста и содержание хлорофилла b. Максимальные нагрузки на второй фактор имеют в основном показатели состояния ФА: содержание хлорофилла а и каротиноидов, ФВА хлоропластов, число хлоропластов на клетку. Наибольшие нагрузки на третий и четвертый факторы несут показатели мезоструктуры листа. Пятая подсистема признаков связана с относительными показателями роста листовой поверхности.

Таблица 2

Классификация объектов исследования с помощью дискриминантных функций
способ классификации
значимые дискриминантные переменные (p<0,005)
коэффициент дискриминантной функции
Процент правильной переклассификации
по сортовой принадлежности ТР растений  1. число ярусов на растении
2. число хлоропластов на клетку
3. ФВА хлоропластов
4. Chl a / см2
5. Chl a / каротиноиды
6. Chl b / каротиноиды
0,539
1,101
-1,466
-1,375
-0,901
0,411
100%
по сортовой принадлежности МР растений 
1. число хлоропластов на клетку
2. Chl b / каротиноиды
3. ФВА хлоропластов
4.объем хлоропласта
5. Chl a / см2
1,549
0,399
-1,235
1,237
0,681
100%
по сортовой принадлежности (без учета способа размножения)
1. ФВА хлоропластов
2. число хлоропластов на клетку
3. Chl a / см2
4. число ярусов на растении
5. Chl a / каротиноиды
6. объем хлоропластов/объем клетки
-1,225
0,905
-1,285
1,071
-0,821
-0,386
100%
по способу размножения растений сорта Фестивальная
1. Chl b / каротиноиды
2. объем хлоропласта
3.объем ассимиляционной клетки
4. КОХ
5. ФВА хлоропластов
6. число ярусов на растении
0,643
1,131
4,915
-4,452
-0,512
0,376
100%
по способу размножения растений сорта Магия
1. число ярусов на растении
2. сухая масса растения
3. Chl a / Chl b
4. число хлоропластов на клетку
-1,697
0,841
0,620
-0,405
100%
по способу размножения (без учета сортовой принадлежности)
1. число ярусов на растении
2. Chl a / каротиноиды
3. ФВА хлоропластов
4. Chl b / каротиноиды
5. каротиноиды / см2
6. объем ассимиляционной клетки
7. объем хлоропластов/объем клетки
8. объем хлоропласта
-1,224
-0,629
-1,024
-0,984
-1,116
-1,454
-2,171
1,917
100%

Примечание: цветом выделены переменные, вносящие максимальный вклад в значение дискриминантной функции
Анализ собственных значений и накопленной информативности выделенных факторов показал, что первые две подсистемы признаков несут в себе наибольшую часть информации о растениях - 63%. Сортировка наблюдений по их значениям, полученным в факторных координатах для первого фактора, показала четкое разграничение растений по способу размножения: большим значениям фактора соответствуют МР растения, меньшим - ТР растения. При сортировке наблюдений по значениям второго фактора наблюдается четкое разграничение по сортовой принадлежности, в меньшей степени прослеживается разграничение по способу размножения.

Отсюда можно предположить, что размножение сенполии in vitro прежде всего оказывает влияние на первую подсистему признаков, включающую ростовые процессы, и только во вторую очередь проявляется на структурно-функциональных показателях ФА. Это предположение согласуется с концепцией [ 11], о том, что на уровне листа функционирует несколько регуляторных систем, среди которых регуляторные системы роста определяются как системы первого порядка, а регуляторные системы фотосинтеза - как системы второго порядка.

Таблица 3
Факторная структура характеристик роста и фотосинтетического аппарата
для растений сенполии

вклады переменных в факторы
переменная
фактор 1
фактор 2
фактор 3
фактор 4
фактор 5
хлорофилл а
0,39
0,84
0,05
-0,15
0,07
хлорофилл b
0,79
0,25
0,15
-0,46
0,04
каротиноиды
0,02
0,94
-0,08
0,03
0,08
Chlа / Chlb
-0,67
0,01
-0,34
0,53
0,06
Chl a / каротиноиды
0,61
-0,41
0,27
-0,35
0,02
Chl b / каротиноиды
0,69
-0,33
0,23
-0,52
0,02
ФВА хлоропластов
-0,12
0,75
0,08
-0,26
0,29
число хлоропластов/клетку
0,48
-0,81
-0,05
0,15
-0,13
объем хлоропласта
0,17
0,37
0,22
-0,79
0,23
число хлоропластов / см2
-0,11
-0,11
-0,92
0,04
0,01
Chla+b / хлоропласт
0,45
0,53
0,62
0,04
0,03
число клеток / см2
-0,23
0,07
-0,91
-0,02
0,04
объем клетки
0,52
-0,20
0,72
0,03
0,05
Vxлоропласта/ Vклетки
0,04
0,17
-0,24
-0,88
0,17
КОХ
0,22
0,36
0,80
-0,06
0,15
число ярусов
0,97
-0,07
-0,02
-0,04
0,03
масса растения
0,94
0,12
0,17
0,04
0,20
масса листьев
0,90
0,30
0,16
0,05
0,19
площадь листьев
0,94
0,01
0,19
0,13
-0,10
LAR
-0,15
-0,21
-0,03
0,20
-0,93
SLA
-0,15
-0,53
-0,08
0,16
-0,79
LWR
0,14
0,86
0,12
-0,01
0,03
собственное значение
фактора
7,98
5,22
2,41
1,98
1,13
накопленная 
информативность, (%)
37,97
62,83
74,32
83,35
88,74
Примечание: цветом выделены максимальные по абсолютному значению нагрузки переменных на фактор.
Обсуждение

В результате проделанной работы был выявлен ряд сортовых различий растений сенполии, связанных со структурно-функциональной организацией ФА, а также реагированием на размножение in vitro. Это, прежде всего, может быть связано с генетическими особенностями сортов.

Было обнаружено, что размножение сенполии методом in vitro, благотворно сказывается на жизнедеятельности дочерних растений в условиях in vivo. Это действие наиболее ярко проявилось в форме усиления интенсивности ростовых процессов. При этом наблюдаются изменения на уровне ФА листа.

Присутствие в среде для микроразмножения компонентов гормональной природы (БАП и НУК) оказывало влияние на ход морфогенетических процессов молодых растений с момента их появления на свет. Видимо это действие отразилось и на дальнейшем ходе онтогенеза. Нельзя не принимать во внимание и действие трофических факторов - наличие в питательной среде всех макро- и микроэлементов, необходимых для успешного роста и развития молодых растений. Состав субстрата, использованного при традиционном размножении, конечно же не может сравниться по питательным свойствам со средой для микроразмножения.

Известно, что хлоропластный аппарат клетки обладает значительной автономностью [12]. На процесс репликации хлоропластов могут оказывать влияние различные факторы, но не выяснены механизмы этого действия [7]. По данным Boasson [12] репликация хлоропластов вызывалась путем воздействия фитогормонов на высечки взрослого листа. Возможно, мы имеем случай, когда последствия влияния гормональных факторов, действовавших в период размножения, сказались на репликации пластидного аппарата, причем эти последствия являются посредниками влияния других, неучтенных нами факторов.

Литературные данные свидетельствуют об усилении синтеза фотосинтетических пигментов под действием экзогенных фитогормонов различной природы [13]. Сдвиг соотношения хлорофиллов а и b, вызванный увеличением синтеза хлорофилла b у микроклональных растений, возможно обусловлен действием экзогенных фитогормонов на ядерные гены, контролирующие синтез хлорофилла b из хлорофилла а. Необходимо отметить, что в наших экспериментах растениям с большей интенсивностью ростовых процессов соответствует низкое соотношение хлорофиллов. Можно предполагать, что такое соотношение пигментов достаточно для роста. Возможно, при традиционном способе размножения создаются такие условия, при которых становление уровня синтеза пигментов, обеспечивающего оптимальность всех физиологических процессов, происходит значительно дольше, чем при микроклональном размножении.

Нужно учесть то, что состав и соотношение фитогормонов в среде были предварительно подобраны именно для этих растений так, чтобы оптимальным образом обеспечить процесс микроразмножения. Следует полагать, что в результате подбора состава фитогомонов оптимальным оказалось то сочетание, которое наиболее органично дополняло уровень гормонов, эндогенно синтезируемых растениями. Конечно, это заключение могло бы быть обосновано данными об уровне эндогенных гормонов сенполии. Это может быть предметом дальнейших исследований.

Результаты корреляционного анализа обнаружили отрицательную связь между величиной соотношения а/b и показателями роста, что подтверждает предположение о том, что сенполия относится к теневыносливым растениям. Обнаружена положительная корреляционная связь между содержанием пигментов и ростовыми показателями. Это может свидетельствовать о том, что на изменение состояния ФА и ростовые процессы оказывают влияние одни и те же факторы.

Результаты дискриминантного и факторного анализа показали, что размножение растений in vitro, в первую очередь сказалось именно на ростовых процессах, а уже затем на изменении характеристик фотосинтетического аппарата.

Таким образом, было обнаружено, что размножение сенполии in vitro интенсифицирует ростовые процессы растений при их дальнейшем культивировании in vivo, а также влияет на структурно-функциональное состояние их ФА. Следует полагать, что регуляция состояния ФА действующими в системе факторами осуществлялась, в определенной степени, через регуляцию ростовых и морфогенетических процессов.

ЛИТЕРАТУРА

1.
Мокроносов А.Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма. - М.: Наука, 1983. - 64с.
2.
Осипова О.П. Взаимосвязь структуры и функции фотосинтетического аппарата // Биохимия и биофизика фотосинтеза. - М.: Наука, 1965. - с.146-160.
3.
Карпилов Ю.С., Опарина Л.А., Кузнецова Л.Г. и др. Изменение фотосинтетического аппарата при переходе ткани руты от фотогетеротрофного питания к автотрофному // Физиология и биохимия культурных растений. - 1977, т.9, ї 1. -с.93-99.
4.
Hanson A.D., Edelman T. Photosynthesis by carrof tissue cultures. // Planta (Berl.). - 1972, 102, ї1. - p.11-25.
5.
Михеев В.А. Сенполии. - М.:Россия молодая, 1993. - 173 с.
6.
Бидл К.Л. Анализ роста растений // Фотосинтез и биопродуктивность: методы определения. - М.: Агропромиздат, 1989. - с.53-61.
7.
Цельникер Ю.Л. Физиологические основы теневыносливости древесных растений. - М.: Наука, 1978. - 215с.
8.
Мокроносов А.Т. Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата // Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата. - Свердловск: Изд-во УрГУ, 1978. - с.5-20.
9.
Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений. - М.: Наука, 1971. - с.154-171.
10.
Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е. и др. Большой практикум по физиологии растений. - М: ВШ, 1975. - 392с.
11.
Карначук Р.А. Регуляторная роль света разного спектрального состава в процессах роста и фотосинтетической активности листа растений: Автореф. д-ра биол. наук. - М.: 1989. - 42с.
12.
Boasson R., Bonner J., Laetsch W.M. Induction and redulation of chloroplast replication in mature tobacco leaf tissue. - Plant Physiol., 1972, 49, ї1, - p. 97-111.
13.
Петренко А.В., Бирюкова Е.П. Уровень содержания фотосинтезирующих пигментов в листьях кукурузы под влиянием экзогенных гибберелина и кинетина // Оптимизация фотосинтетического аппарата воздействием различных факторов. - Минск: Изд-во БГУ, 1976. - с.40-49.


Наш адрес:

1997 - 2017.© Василий Леонов

Возврат на главную страницу.

Возврат в КУНСТКАМЕРУ.