Действие локального облучения мягкими рентгеновскими лучами на рост и устойчивость подсолнечника к высокой температуре и засухе

Повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды является важнейшим звеном в решении общей проблемы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Поскольку продуктивность часто находится в обратной коррелятивной зависимости с генетически обусловленной устойчивостью, целесообразно изыскать дополнительные к селекции способы внешнего регулирования процессами жизнедеятельности растений /Игнатьев, 1982/.

В развитии защитных приспособительных реакций растений к неблагоприятным факторам среды особая роль принадлежит росту. Через рост осуществляется генетическая программа онтогенеза, защита от последствий действия неблагоприятных факторов среды, приспособление к новым условиям существования, индукционное повышение устойчивости /Мокридова, 1982/. С ростом непосредственно связан также почти любой процесс развития /Либберт, 1976/.

Управление ростом, развитием, адаптационными процессами и устойчивостью растений является основным путем создания высокой их продуктивности. Поэтому в настоящее время все большее внимание уделяется использованию внешних регуляторов (т.н. факторов внешнего воздействия) физиологического состояния растений с целью подъема их урожайности. Известно, что задержка роста, вызванная каким-либо внешним фактором, приводит к повышению неспецифической устойчивости растений / Ледовский, Боцдаренко, 1974; Фомина, 1982 и др./, а также ускорению их развития / Разумов, 1961; Кузьменко, 1982 и др./. С помощью ионизирующих излучений также можно управлять ростом, следовательно, развитием и устойчивостью растений к неблагоприятным условиям среды /Тимофеев-Рессовский, 1956; Савин, Степа-ненко, 1968; S’cx, 1955; Shcxms-i Д, 1981 и др./.

Несмотря на огромный экспериментальный материал по влиянию ионизирующего излучения на растительные организмы, наши знания в этой области все еще невелики. Так, необходимо полнее и многостороннее исследовать реакцию целостного растительного организма на действие ионизирующего излучения, так как попытки объяснить все многообразие и сложность лучевого поражения, присущего организменному уровню, исходя из молекулярных и клеточных закономерностей не могут быть полностью успешными /Савин, 1981/- недостаточно изучено влияние облучения на рост отдельных органов, изменение ростовых корреляций в облученных растениях в процессе вегетациимало изучено действие локального облучения (особенно мягким рентгеновским излучением) отдельных органов на основные физиолого-биохимические процессы растений, хотя именно такие работы являются ценными для изучения механизмов биологического действия радиации, особенности восстановительных процессов, а также специфических и общих защитно-приспособительных реакций растительного организма на действие разных неблагоприятных факторов среды.

Для решения проблемы адаптации растений к изменениям внешней среды необходимы надежные и быстрые методы, наиболее адекватно отражающие общее физиологическое состояние растения и его устойчивость к разным стрессам. Однако не все существующие методы отвечают этим требованиям: одни, при удовлетворительной достоверности получаемых данных очень трудоемки (прямые методы), другие (косвенные) осуществляются посредством определения одного неуниверсального показателя или морфологического признака, и поэтому недостаточно точны и не гарантированы от ошибок.

Гораздо надежнее и информативнее методы, которые основываются на измерении интегральных показателей жизнедеятельности растений (например, метод длительного послесвечения) и на определении таких узловых функций, как синтетические процессы, отражающие общий уровень устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. С помощью таких методов мы можем не только судить о физиологическом состоянии растений, но и направленно менять условия выращивания, повышая тем самым их устойчивость и адаптационную способность.

В связи с изложенным, целью настоящей работы являлось изучение возможности использования мягкого рентгеновского излучения для повышения жарои засухоустойчивости растений подсолнечника, усовершенствование методов определения физиологического состояния растений. В задачу наших исследований входило:

— исследование дозных характеристик мягколучевого рентгеновского аппарата «РЕИС-И» и разработка методики локального облучения отдельных органов растений;

— изучение влияния облучения мягким рентгеновским излучением на рост (в целом и отдельных органов) и развитие растений подсолнечника при локальном воздействии на главную точку роста;

— исследование действия облучения мягким рентгеновским излучением на длительное послесвечение листьев' и на некоторые физио-лого-биохимические процессы, характеризующие жарои засухоустойчивость растений;

— установление оптимальных доз облучения, индуцирующих высокую устойчивость растения к неблагоприятным факторам среды без снижения его конечной продуктивности.

В результате экспериментов в работе впервые выявлена возможность использования мягкого рентгеновского излучения (излучатель «РЕИС-И») с целью управления приспособительными реакциями растения, а также ускорения его развития.

Впервые исследованы дозные характеристики мягколучевого рентгеновского излучателя и разработана методика локального облучения отдельных органов растений. Изучен характер изменений в процессах роста и развития растений подсолнечника при локальном облучении главной точки роста мягким рентгеновским излучением. Результатами работы еще раз подтверждается глубокая взаимосвязь между отдельными органами и физиолого-биохимическими процессами растений.

С использованием разных методов определения физиологического состояния растения установлены оптимальные дозы, которые не только ускоряют развитие растений, но и способствуют повышению их устойчивости к неблагоприятным факторам среды.

Рассмотрены причины повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды, после облучения их в определенных (оптимальных) дозах.

Проведенными исследованиями установлено следующее: I. Исследовано распределение мощности дозы в пучке излучения мягколучевого рентгеновского аппарата «РЕИС-И». Разработана мето дика локального облучения отдельных органов растений. Z, Облучение главной точки роста растений подсолнечника в до зах 27 и 36 Гр заметно тормозит рост стебля и отдельных его меж доузлий. Облучение растений в дозах, тормозящих рост стебля, при водит к уменьшению площади и увеличению толщины листьев. Степень изменения роста различных органов растений в ответ на облучение зависит от дозы облучения, времени, прошедшего после воздействия и степени сформированности органа к моменту облучения. Со време ;

нем индуцированные облучением изменения ростовых процессов части чно сглаживаются.3. Локальное облучение точки роста растений в дозах, задержи вающих рост стебля и листьев, приводит к увеличению в них содер жания сухого вещества.4. Локальное облучение точки роста растений в дозе 27 Гр при водит к ускорению цветения на 6−9 дней.5. Определение жаростойкости методом регистрации длительного послесвечения показало повышение устойчивости растений в дозах, тормозящих рост стебля. С возрастанием дозы облучения термоустой чивость листьев к высокой температуре повышается. При этом замет нее меняется жаростойкость вышерасположенных листьев.6. Оптимальной оказалась доза облучения 27 Гр, после воздей ;

ствия которой жаростойкость листьев всех трех сортов подсолнечни ка повысилась не только по положению максимума на термограмме, но и по разнице между максимумом и стационарным уровнем свечения поеле предварительного прогрева листьев, а также по «времени жизни» листа после воздействия повреждающих температур. Интенсивность по слесвечения более термоустойчивых листьев оказалась несколько ни же.7. Изучение засухоустойчивости растений с помощью длительного послесвечения листьев показало однотипность ответной реакции на засуху и подсушивание листьев. С увеличением водного дефицита ли стьев характер послесвечения меняется по двухфазному закону. Пара метры послесвечения листьев облученных в дозах 27 и 36 Гр расте ;

НИИ менялись с меньшей скоростью и при более высоких степенях обез воженности, чем листьев контрольных растений. Скорость потери воды у облученных в дозах 27 и 36 Гр растений гораздо меньше, чем у контрольных.8. Облучение вызвало уменьшение транспирации, водного дефици та и дефицита относительной тургесцентности листьев, повышение со держания прочно связанной воды. С увеличением дозы воздействия изменения указанных параметров происходили в направлении повыше ;

ния засухоустойчивости растений.9. Облучение привело к повышению содержания общего хлорофил ла и карротиноидов. Повысилась и прочность пигментов с липопроте иновьм комплексом, что еще раз свидетельствует о повышенной ус ;

тойчивости облученных растений к высокой температуре и засухе.