Анотація до роботи:

Кірізій Д.А. Фотосинтез і розподіл асимілятів при зміні донорно-акцепторних відносин у рослин з недетермінованим типом росту. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 — фізіологія рослин. Інститут фізіології рослин і генетики НАН України. Київ, 2002.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей регуляції активності фотосинтетичного апарату і ростових процесів та розподілу асимілятів при зміні донорно-акцепторних відносин на організменому рівні у рослин з недетермінованим типом росту на прикладі цукрового буряка та квасолі.

Виявлено, що у рослин з недетермінованим типом росту діють ефективні механізми перерозподілу пластичних речовин у донорно-акцепторній системі, що стабілізує роботу фотосинтетичного апарату. Експериментальне втручання у донорно-акцепторні відносини цих рослин дозволяє цілеспрямовано керувати їхнім продукційним процесом. Доведено, що у рослини цукрового буряка ріст листкової розетки у другу половину вегетації є надлишковим і може бути обмежений через видалення апекса або обробку ретардантом з перерозподілом пластичних речовин у коренеплід зі збільшенням його маси та цукристості. Інтенсивність фотосинтезу листків регулюється попитом на асиміляти з боку акцепторів сигналами субстратної та фітогормональної природи. Показано, що важливе місце у цій регуляції посідає фотодихання, яке відіграє роль альтернативного акцептора при зменшенні атрагувальної сили основного. Це захищає фотосинтетичний апарат від інгібування надлишком асимілятів. Встановлено, що проміжне депонування асимілятів на шляху між донорами (листками) та акцепторами (споживаючими органами) стимулює асиміляційну діяльність рослини та є важливим фактором продукційного процесу.

1. У рослин з недетермінованим типом росту діють ефективні механізми перерозподілу пластичних речовин у донорно-акцепторній системі, що стабілізує функціонування фотосинтетичного апарату. Експериментальне втручання у донорно-акцепторні відносини цих рослин дозволяє цілеспрямовано керувати їхнім продукційним процесом.

2. Господарська продуктивність генотипів цукрового буряка визначається характером розподілу асимілятів між листковою розеткою і коренеплодом, що за неоптимальних умов призводить до порушення зв'язку між інтенсивністю фотосинтезу та масою і цукристістю коренеплоду.

3. Фотосинтетичний апарат цукрового буряка толерантний до затінення, причому нестача асимілятів за цих умов індукує підвищення ефективності його роботи.

4. При затіненні цукристість коренеплодів меншою мірою залежить від освітленості, ніж їхня маса, що свідчить про вищий пріоритет процесу цукронакопичення перед структурним ростом коренеплоду в системі донорно-акцепторних відносин цукрового буряка за умов загострення конкуренції за асиміляти.

5. За умов затінення рівень забезпеченості рослини асимілятами виконує регуляторну функцію, контролюючи співвідношення між структурним ростом коренеплоду і відкладанням сахарози в запас, а також розподіл пластичних речовин між надземною і підземною частинами.

6. Листки, що ростуть, конкурують за асиміляти з коренеплодом протягом всієї вегетації. Часткова редукція асиміляційної поверхні (до 25 %) практично не позначається на продуктивності цукрового буряка, що свідчить про наявність у фотосинтетичного апарату цієї культури потенційного запасу продуктивності.

7. Видалення у рослини цукрового буряка в середині вегетації апекса, як конкурентного коренеплоду акцептора асимілятів, оптимізує продукційний процес цієї культури, та подовжує термін життя листків 1-2 десятків. Однак при цьому відбувається порушення фітогормонального статусу рослини, що заважає реалізації потенціалу її продуктивності.

8. Поєднання декапітації рослин з обробкою препаратом ауксинової дії (полістимуліном А-6) суттєво підвищує масу та цукристість коренеплодів порівняно до інтактних рослин завдяки корекції фітогормонального балансу та оптимізації перерозподілу асимілятів між листковою розеткою і коренеплодом через скорочення надлишкової кількості листків і втрат асимільованого вуглецю з відмерлими листками.

9. Інтенсивність фотосинтезу листків цукрового буряка може значно (в 1,5 раза) підвищуватись при посиленні попиту на асиміляти з боку коренеплоду, але інтенсифікація відбувається лише у листків, що формуються за відсутності на рослині листків-донорів, які закінчили ріст. При частковому скороченні асиміляційної поверхні або видаленні апекса інтенсифікації фотосинтезу не відбувається внаслідок послаблення попиту на асиміляти через їх постачання листками-донорами.

10. Зниження атрагувальної здатності коренеплоду шляхом його часткової редукції призводить до поступового гальмування фотосинтезу листків через накопичення надлишку асимілятів. Затінення рослин з редукованим коренеплодом усуває накопичення асимілятів у листках та гальмування фотосинтезу.

11. При зменшенні попиту на асиміляти з боку головних акцепторів у цукрового буряка — апекса та коренеплоду, у вуглекислотному газообміні листків підвищується частка фотодихання, що відіграє захисну роль у регуляції активності фотосинтетичного апарату за умов перевантаження листка асимілятами.

12. У рослин квасолі видалення квіток супроводжується тимчасовим гальмуванням інтенсивності фотосинтезу, підвищенням опору дифузії СО₂ мезофілу, збільшенням вмісту в листках АБК та зменшенням ІОК і зеатину. Накопичення надлишку асимілятів при цьому не спостерігається, що свідчить про наявність регуляторного сигналу фітогормональної природи, спрямованого від квіток до листків для підтримання високої активності фотосинтетичного апарату та створення попереднього запасу пластичних речовин ще до появи головних акцепторів — бобів.

13. Проміжним акцептором асимілятів до початку наливу бобів у квасолі є стебло. При видаленні генеративних органів відбувається посилення депонувальної функції стебла із перетворенням його на альтернативний акцептор, що стабілізує роботу фотосинтетичного апарату.

14. Обробка рослин буряка у фазу 15-16 листків 0,05 %-м розчином культару (діюча речовина — паклобутразол) сприяє підвищенню маси коренеплодів на 15-17 % та їх цукристості на 0,3-0,5 % (абс.) за рахунок зменшення частки черешків у листковій розетці та оптимізації перерозподілу асимілятів у бік коренеплоду.