Анотація до роботи:

Вайда П.В. Фізіологічні особливості сортів озимої пшениці за умов різного водозабезпечення та живлення. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 – фізіологія рослин. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2004.

Дисертацію присвячено вивченню особливостей функціонування метаболічних процесів у сортів озимої пшениці за умов різного водозабезпечення та живлення із застосуванням методу мічених атомів (радіоактивних ізотопів ¹⁴С, ³²Р, ³Н).

Встановлено, що порушення оптимального водозабезпечення індукує у сортів пшениці зміни амінокислотного метаболізму, синтезу цукрів, органічних кислот, фосфорильованих і полімерних сполук, поглинання та включення ³²Р в органічні фосфати, які інтенсивніше вивилися за стресового впливу посухи, ніж надмірного зволоження.

Показано сортову специфіку реакції озимої пшениці на різне водозабезпечення. За оптимального водозабезпечення у слабопосухостійкого сорту пшениці відмічена висока функціональна активність хлоропластів, що спричиняє інтенсивний синтез органічної речовини у мезофілі листків. За дії водного стресу фотосинтетична асиміляція СО₂ рослинами слабопосухостійкого сорту пшениці знижується суттєвіше, ніж у посухостійкого. У посухостійкого сорту пшениці зафіксовано інтенсивний синтез полімерів у фракції судин, що сприяє формуванню розгалуженої провідної системи листків і раціональнішому розподілу метаболітів між окремими органами. З’ясовано, що посухостійкий сорт пшениці швидше адаптується до недостатнього водозабезпечення за невисокого рівня мінерального живлення (N₆₀P₃₀K₃₀), що супроводжується посиленим білковим синтезом у коренях і уповільненим у листках. Встановлено, що основна кількість білка у зернівках пшениці синтезується за рахунок експорту до них азотових сполук з вегетативних органів і менша внаслідок поглинання амонійного азоту з ґрунту. За дії посухи у фазі цвітіння рослин реутилізація азоту у зернівки порушується меншою мірою, ніж надходження до них амонійного азоту з кореневої системи. Виявлено суттєвіший вплив водного стресу на формування білкового комплексу зернівок з реутилізованого азоту у менш посухостійкого сорту пшениці, що обумовлено зниженням атрагуючої сили колосу та використанням значної кількості асимілятів у процесі дихання. З’ясовано, що дія водного стресу на рослини у критичний до нестачі вологи період (фаза цвітіння) індукує істотніше зниження маси 1000 зерен і вмісту білка в зерні у менш посухостійкого сорту пшениці, ніж у посухостійкого.

1. При фотосинтетичній асиміляції ¹⁴СО₂ за оптимального водозабезпечення функціональна активність хлоропластів значно вища у слабопосухостійкого сорту озимої пшениці, ніж у посухостійкого, що призводить до інтенсивного синтезу метаболітів у листках рослин. За умов водного дефіциту суттєвіше гальмування синтезу клітинного і міжклітинного транспорту метаболітів зафіксовано у листках слабопосухостійкого сорту пшениці порівняно з посухостійким.

2. За умов оптимального і недостатнього водозабезпечення й температури +25С найрадіоактивнішими серед водорозчинних метаболітів у клітинних фракціях листків сортів озимої пшениці виявлено цукри. Оптимальний рівень водозабезпечення спричиняє інтенсивніший синтез цукрів у хлоропластах слабопосухостійкого сорту пшениці, а недостатній – у посухостійкого. За тривалішої фотосинтетичної експозиції радіоактивність цукрів у хлоропластах мезофілу сортів озимої пшениці зростає суттєвіше, ніж амінокислот, що здебільшого обумовлено повільнішим транспортом цукрів у судини листків порівняно з амінокислотами. Між цукрами та амінокислотами при їх фотосинтетичному утворенні виявлено баланс, який регулюється температурою: за невисокої (+15С) активується синтез амінокислот, а підвищеної (+35С) –цукрів.

3. В процесі фотосинтетичної фіксації ¹⁴СО₂ в листках озимої пшениці найшвидше утворюються гліцин-серин, аланін, глутамат і аспартат. За впливу температур +15 і +35С відмічено найстабільніший біосинтез аланіну та гліцину-серину. Дія помірної температури (+15С) індукувала значніше утворення гліцину-серину, а високої (+35С) – аланіну. Більша кількість амінокислот у листках сортів озимої пшениці синтезується з фосфогліцеринової кислоти або фосфогліцеринового альдегіду, а не внаслідок амінування кетокислот, що обумовлено інтенсивнішим їх утворенням в процесі фотосинтезу порівняно з органічними кислотами. При цьому лише 20-30% синтезованих амінокислот трансформуються в полімерні сполуки мезофілу листків пшениці.

4. За оптимального і недостатнього водозабезпечення виявлено значно інтенсивніший синтез полімерів у фракції судин посухостійкого сорту пшениці, ніж у слабопосухостійкого, що сприяє формуванню розгалуженої судинної системи листків, яка дозволяє посухостійкому сорту пшениці раціональніше розподіляти метаболіти між окремими органами і спрямовувати значну їх кількість у кореневу систему, функціонування якої забезпечує виживання та адаптацію рослин до факторів посухи.

5. Водний дефіцит викликає накопичення фосфорильованих сполук у хлоропластах слабопосухостійкого сорту пшениці, що пов’язано з гальмуванням їх перетворення у пізніші продукти фотосинтезу. За дії зневоднення на фоні N₉₀P₆₀K₆₀ зафіксовано нижчу радіоактивність органічних фосфатів у коренях, стеблах і листках посухостійкого сорту пшениці, ніж у менш посухостійкого, очевидно, внаслідок посиленого їх використання на енергетичні потреби клітин в процесі адаптації рослин до посухи. За недостатнього водозабезпечення на фоні високого рівня живлення (N₁₈₀P₁₂₀K₁₂₀) утилізація органічних фосфатів уповільнювалася більшою мірою у посухостійкого сорту пшениці, ніж у менш посухостійкого. В умовах перезволоження інтенсивніше використання органічних фосфатів за різного рівня мінерального живлення спостерігалося у менш посухостійкого сорту пшениці.

6. За післядії зневоднення на фоні N₉₀P₆₀K₆₀ інтенсивніше включення ³²Р в органічні фосфати виявлено у коренях, стеблах і листках посухостійкого сорту пшениці, ніж у менш посухостійкого. За вищого рівня живлення (N₁₈₀P₁₂₀K₁₂₀) утворення мічених органічних фосфатів у посухостійкого сорту пшениці суттєво посилювалося в коренях і уповільнювалося у стеблах та листках, у менш посухостійкого – не змінювалось порівняно з фоном N₉₀P₆₀K₆₀. За післядії перезволоження на фоні N₉₀P₆₀K₆₀ суттєвих відмін у накопиченні органічних фосфатів у сортів пшениці не зафіксовано. З підвищенням рівня живлення (N₁₈₀P₁₂₀K₁₂₀) утворення мічених органічних фосфатів гальмувалося у коренях посухостійкого сорту пшениці і стеблах менш посухостійкого.

7. Адаптація посухостійкого сорту озимої пшениці до умов зневоднення відбувалася швидше за невисокого рівня мінерального живлення, ніж за високого, що супроводжувалось посиленням синтезу білків у коренях і уповільненням у листках та інтенсивнішою утилізацією органічних фосфатів порівняно з менш посухостійким. Менш посухостійкий сорт пшениці толерантніше реагував на високий рівень мінерального живлення.

8. Післядія водного дефіциту спричиняє значніші порушення транспорту амінокислот і синтезу білків у коренях, стеблах та листках менш посухостійкого сорту пшениці, ніж посухостійкого, рослини якого відзначаються значно вищим потенціалом відновлення функціонального стану в післястресовий період.

9. Виявлено однотипну реакцію сортів озимої пшениці на водний дефіцит і перезволоження, однак порушення метаболічних процесів у рослин були значно суттєвішими за дії та післядії недостатнього водозабезпечення, ніж за надмірного.

10. Накопичення білка у зерні пшениці відбувається в основному за рахунок реутилізації азотових сполук з вегетативних органів і значно менше внаслідок поглинання амонійного азоту з ґрунту. В умовах водного дефіциту надходження у зернівки міченого за тритієм амонію та експорт до них азотових сполук з вегетативної маси гальмується значніше у слабопосухостійкого сорту пшениці, що зумовлено суттєвішим зниженням, ніж у менш посухостійкого, атрагуючої сили колосу.

Публікації автора:

1. Ходос В.М., Шматько І.Г., Вайда П.В. Синтез цукрів, елементів клітинних оболонок і судинної системи листя пшениці при різному водозабезпеченні // Доп. АН УРСР. Сер. Б. – 1976. - №2. – С. 172-175. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

2. Вайда П.В. Сортові особливості метаболізму глутамінової кислоти в рослинах озимої пшениці в залежності від рівня мінерального живлення і водозабезпечення // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія Біологія. – 1995. - №2. – С. 70-72.

3. Вайда П.В. Вплив водного дефіциту на взаємоперетворення амінокислот у проростках озимої пшениці // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія Біологія. – 1999. - №6. - С. 167-169.

4. Вайда П.В., Григорюк І.П., Ніколайчук В.І. Вплив гіпоксії на метаболізм амінокислот та синтез білка в рослинах озимої пшениці за різних умов мінерального живлення // Науковий вісник Чернівецького університету: Зб. наук. праць. Вип. 77: Біологія. – Чернівці: Рута (ЧДУ), 2000. – С. 204-209. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

5. Вайда П.В., Григорюк І.П., Ніколайчук В.І. Поглинання і включення ³²Р в органічні фосфати озимої пшениці за різного водозабезпечення і живлення // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія Біологія. – 2000. - №8. – С. 46-50. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

6. Ніколайчук В.І., Білик П.П., Белчгазі В.Й., Надь Б.Б., Вайда П.В., Смужаниця Я.В. Вивчення фізіологічних особливостей деяких культурних і адаптованих дикорослих рослин в умовах Закарпаття // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. – К.: Вид-во Українськ. фітосоціол. центру, 2001. - Т.2. – С. 264-278. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

7. Вайда П.В., Ходос В.М. Формування білкового комплексу зернівок у сортів озимої пшениці за умов посухи // Науковий вісник Ужгородського національного університету. Серія Біологія. – 2001. - №9. – С. 326-330. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

8. Вайда П.В. Фотосинтетичне утворення та метаболізм амінокислот у рослинах озимої пшениці за різного водозабезпечення // Науковий вісник Ужгородського національного університету. Серія Біологія. – 2002. - №11. – С. 68-71.

9. Вайда П.В. Метаболізм ¹⁴С-глутамінової кислоти в рослинах озимої пшениці за післядії посухи. // Науковий вісник Ужгородського національного університету. Серія Біологія. – 2004. - №14. - С. 112-114.

10. Попович И.А., Шматько И.Г., Вайда П.В. Корневое питание, влагообеспеченность и продуктивность озимой пшеницы в условиях Закарпатья. Минеральное питание и продуктивность растений: Сб. науч. тр. – Киев: Наук. думка, 1978. – С.149-151. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

11. Бубряк И.И., Вайда П.В. Влияние уровня водообеспеченности на включение ¹⁴С глутаминовой кислоты в белки озимой пшеницы. // Вопросы физиологии пшеницы. – Кишинев: Штиинца, 1981. – С. 177-179. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні статті).

12. Вайда П.В. Особенности водообмена озимой пшеницы при разной обеспеченности элементами минерального питания. Вопросы охраны и рационального использования растительного и животного мира Украинских Карпат / Сборник МОИП. Ужгородское отделение. – Ужгород, 1988. – С. 154-156.

13. Вайда П.В. Особливості метаболізму деяких амінокислот в проростках пшениці. Актуальні проблеми фізіології водного режиму та посухостійкості рослин: Зб. наук. праць, присвячених пам’яті доктора біологічних наук, проф. Шматька Івана Григоровича / НАН України. Ін-т фізіології рослин і генетики. – К.: ТОВ “Міжнар. фін. агенція”, 1997. – С.92-93.

14. Шматько И.Г., Ходос В.М., Шведова О.Е., Вайда П.В. Направленность метаболизма азота в растениях пшеницы в зависимости от водообеспеченности и биологических свойств сорта. Тез. докл. Всесоюз. симпозиума “Азотный и белковый обмен растений” (Тбилиси, 29-30 ноября 1978г.). – Тбилиси: Б.и., 1978. – С. 115. (Здобувач самостійно провів експериментальні дослідження, статистичне опрацювання і аналіз отриманих результатів, взяв участь у написанні та оформленні тез).

15. Вайда П.В. Вплив мінерального живлення на водний режим озимої пшениці в низинній зоні Закарпаття // Тези доповідей наук.–практ. конференції молодих вчених і спеціалістів Закарпатської області “Науковий пошук молодих – Вітчизні!” (Ужгород, 11-12 квітня 1980 р.).– Ужгород: Б.в., 1980. – С.140-141.

16. Вайда П.В. Поступление ³²Р в проростки озимой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания и водообеспеченности // Тез. регионального Украины и Молдавии совещания “Оптимизация питания растений в условиях интенсивных технологий” (Кишинев, 22-23 июня 1981).– Кишинев: Б.и., 1981. – С. 17.

17. Vajda P.V. Production of amino acids during photosynthesis in leaves of winter wheat at different temperature and drought conditions // Intern. conf. “Photosynthesis and Crop Production” (October, 2002 7-11 Kyiv, Ukraine).Program and Abstracts. – Kyiv, 2002. – P. 113-114.

18. Вайда П.В. Накопичення білка в зернівках озимої пшениці залежно від водозабезпечення та сортових особливостей // Тези доп. VIII конф. молодих вчених “Сучасні напрямки у фізіології та генетиці рослин” (Київ, 23-25 жовтня 2002 р.). – К.: Логос, 2002. – С. 81.