Registration Number
0823U101951, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
19-01-2024
popup.evolution
o
Title
The role of selective light in regulation of morphogenetic and biosynthetic processes of plants of different photoperiodic groups at the early stages of ontogenesis
Author
Batuieva Yevheniia Dmytrivna,
popup.head Olha Avksentieva
popup.opponent Nadia Drobyk
popup.opponent Yuriy Karpets
popup.review Olha Vinnikova
popup.review Olena German
popup.rada
V.N. Karazin Kharkiv National University
Description
Дисертацію присвячено вивченню світлового сигналінгу через активацію фоторецепторних систем шляхом опромінення селективним світлом трьох спектрів у прояві ростових, морфогенетичних та біосинтетичних реакцій осьових органів проростків Бобових з різною фотоперіодичною реакцією (ФПР).
Світло в рослинному організмі виступає як інформаційний сигнал, що регулює процеси росту та розвитку рослин. Рослини сприймають світловий сигнал за допомогою п'яти фоторецепторних систем. Одним з основних фоторецепторних комплексів рослин є система фітохромів. Фоторецепторами, що сприймають синє світло, є криптохроми, фототропіни та білки ZTL. Наразі рецептор зеленого світла невідомий, але припускають, що в його рецепції бере участь фітохромна та криптохромна системи.
Фоторецепторний сигналінг в рослинному організмі реалізується у взаємозв’язку з іншими сигнальними шляхами. Крім того фізіологічна відповідь рослини залежить від взаємодій органів цілісного рослинного організму.
В сучасних умовах змін клімату великого розповсюдження набувають технології культивування рослин у контрольованих умовах. Поширені технології світлокультури потребують теоретичного обґрунтування використання світлового фактору з урахуванням специфічної реакції рослин в залежності від їх ФПР, що є також малодослідженим на наш час.
Метою даної роботи було провести комплексне дослідження ефектів дії опромінення селективним світлом трьох спектрів – червоного (ЧС λ = 660 нм), зеленого (ЗС λ = 530 нм) та синього (СС λ = 450 нм) на ростові, морфогенетичні та біосинтетичні процеси в проростках Бобових з різною ФПР за умов фотоіндукції та світлокультури.
Показано, що ростові, морфологічні та біосинтетичні процеси у відповідь на опромінення селективним світлом у етиольованих проростків Бобових залежать від їх ФПР. Проростки ДДР гороху сорту Меценат максимально реагують на дію ЗС через активацію ростової реакції. Біосинтетичні процеси у проростках ДДР гороху посівного також активуються за впливу ЗС. У проростках сої КДР сорту Хаджибей найбільш виражені реакції ростових, морфогенетичних та біосинтетичних процесів спостерігалися за дії ЧС та СС. У етиольованих проростках НДР сої культурної ростова реакція та окремі біохімічні показники не залежать від фотоактивації селективним світлом.
Виявлено, що активність фітогормонів зазнає змін за фотоіндукції селективним світлом у осьових органах проростків. Активність ІОК в етиольованих проростках представників Бобових з різною ФПР змінюється за опромінення ЗС і СС односпрямовано у гіпокотилі та кореневій системі. Активність АБК змінювалася у відповідь на опромінення лише у проростках фотоперіодично чутливих рослин.
Компоненти антиоксидантної системи (АОС) реагують на дію селективного світла залежно від ФПР проростків. Вміст сигнальної молекули пероксиду, що пов’язує світловий та фітогормональний сигналінг в рослинному організмі, в проростках ДДР гороху посівного збільшується за опромінення ЗС та СС, у проростках КДР сої – за фотоопромінення всіх досліджуваних спектрів, в проростках НДР сої культурної істотні зміни не виявлено.
Показано, що за вирощування рослин в умовах світлокультури світло виступає не тільки регуляторним фактором, але й джерелом енергії. На ранніх етапах онтогенезу фотоперіодична реакція досліджуваних рослин не впливає на ростові процеси: дія ЗС та СС призводить до видовження пагону у всіх досліджуваних проростків. Також відбувається збільшення вмісту цукрів та розчинних білків у гіпокотилях, зміна активності фітогормонів та компонентів АОС за опромінення світлом всіх досліджуваних спектрів. У НДР проростків сої відсутня специфічність реакції на опромінення селективним світлом різного спектру.
У роботі вперше проведено комплексне дослідження опромінення трьох спектрів на взаємозв’язок ростових, морфогенетичних та біосинтетичних процесів в органах етиольованих проростків Бобових з різною ФПР. Встановлено, що біологічні ефекти процесів росту та розвитку на індуктивний вплив селективного світла залежать від ФПР рослин та проявляються на ранніх етапах їх онтогенетичного розвитку. Показано, що активація фоторецепторних систем у проростків Бобових з контрастною ФПР здійснюється селективним світлом певного спектру: ДДР горох посівний реагує на опромінення ЗС, КДР соя культурна – на фотовплив ЧС. Встановлена органоспецифічність складу та активності фоторецепторів незалежно від ФПР рослин: у надземній частині проростків переважають фітохроми, а у підземній частині - криптохроми та фототропіни. Проаналізовано зв’язок світлового сигналу Бобових з різною ФПР з іншими сигнальними шляхами регуляції росту та розвитку рослинного організму: трофічним, фітогормональним сигналінгом та компонентами антиоксидантної системи. Показана переважна роль світлого сигналу певного спектру як джерела енергії, а не регуляторного фактору при культивуванні проростків за умов світлокультури.
Registration Date
2023-12-21
popup.nrat_date
2024-01-18 / 2026-07-01
