3. ВЛИЯНИЕ ГИББЕРЕЛЛИИА И РЕТАРДАНТА ССС НА ИЗМЕНЕНИЯ В СОДЕРЖАНИИ ПРИРОДНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ
Для развития морозостойкости как виноградной лозы, так и плодовых древесных растений, помимо генетической природы данного сорта, весьма важное значение имеет подготовка растений к периоду покоя и его продолжительности. Подготовка к зиме — это комплекс многих сложных, физиолого-биохимических процессов, известных под названием закаливания растений. Из всех этих процессов наименее изученными являются процессы, связанные с эндогенными регуляторами роста — ауксинами, ингибиторами и гиббереллинами, принимающими активное участие в прохождении периода покоя и в повышении морозостойкости виноградной лозы. С целью выявления связи между содержанием и изменениями эндогенных регуляторов роста и глубиной покоя и морозостойкостью почек и побегов винограда, нами проводились исследования с сортами, отличающимися различной степенью морозостойкости. Для опытов были взяты неморозостойкий сорт Воскеат и морозостойкий гибрид 846/5.
Влияние обработки ретардантом ССС на прирост и степень вызревания однолетних побегов у различных сортов винограда
При постановке опытов был поставлен вопрос о характере влияния извне вводимых регуляторов роста — гиббереллинов и ретардантов на морозостойкость растений и изменения эндогенных ауксинов, ингибиторов и гиббереллиноподобных веществ. С этой
целью нами была проведена трехкратная обработка кустов винограда гиббереллином (ГК) и ретардантом хлорхолинхлоридом (ССС). Опыты состояли из трех вариантов: 1) контроль, обработка кустов водой, 2) обработка кустов раствором ГК (0,02%) и 3) опрыскивание кустов раствором ССС (0,1%). Первое опрыскивание производилось 25 июля, второе — 1 августа и третье — 9 августа. В каждом варианте опыта были взяты по 10 одновозрастных кустов, с одинаковой нагрузкой побегами. После обработки кустов проводились соответствующие фенологические наблюдения, а после листопада, в течение зимнего и весеннего периодов проводились определения эндогенных регуляторов роста — ауксинов, ингибиторов и гиббереллинов.
Ауксины и ингибиторы определялись методом, разработанным Кефели и Турецкой [1966, 1973]. Фиксация растительного образца проводилась в парах кипящего этанола. Экстракция материала производилась с помощью подкисленного серного эфира. Хроматографирование производилось кислым растворителем (ледяная уксусная кислота-вода 15:85). Полное разделение пятен происходило за 17 — 18 часов. Идентификация ауксинов и ингибиторов производилась по следующим основным показателям: окраска пятна при дневном свете, свечение в УФ свете (ультрафиолетовом свете), в парах NH3 и без паров, Rf пятна, реакция с реактивами для выявления индолов и фенолов. Ростовая активность различных зон хроматограмм определялась по росту отрезков колеоптилей пшеницы сорта Эритролеукон 16.
Определения гиббереллиноподобных веществ (ГПВ) проводились по методу, разработанному Ложниковой и Чайлахяном (1967). Фиксация растительного материала также проводилась в парах кипящего этанола. Растворителем служил изопропиловый спирт, проявителем — 5% H2SO4. Биотестом для определения ростовой активности служили проростки карликового гороха сорта Пионер. Содержание ГПВ выражалось в миллиметрах прироста проростков гороха по отношению к росту контрольных проростков, выращенных на воде и на различных концентрациях ГК.
С целью выяснения физиологической роли экзогенных ростовых препаратов, нами была изучена также интенсивность дыхания почек и активность окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в процессе дыхания. Изучение последних проводилось в различные фазы развития растений. Определения интенсивности дыхания почек проводилось, как уже отмечалось, манометрическим методом Варбурга, а активность ферментов — гистохимическими методами.
Обработка кустов винограда ГК способствовала развитию большого числа пасынков на основных побегах обоих сортов. Число образовавшихся пасынков на растениях гибрида 846/5 было намного больше, чем на растениях сорта Воскеат. Гиббереллин у гибрида 846/5 способствовал развитию более утолщенных, нормально развитых побегов по сравнению с контрольными; у сорта же Воскеат побеги по длине превосходили контрольные.
Обработка кустов винограда ретардантом ССС приводила к существенному замедлению роста побегов и к раннему наступлению вызревания древесины. По длине контрольные побеги занимали промежуточное положение между вариантами обработки кустов ГК и ССС. Такое действие ретарданта ССС было отмечено и в предыдущем опыте.
Определения эндогенных регуляторов роста в динамике показали следующую картину (рис. 11). В первый период взятия образцов, 25 октября, в контрольных побегах сорта Воскеат наблюдалось незначительное содержание ауксинов со стимулирующей активностью в 12%, расположенных в Rf — 0,4 — 0,6. Вместе с этим отмечено и наличие ингибиторов роста с 18% степенью ингибирования, расположенные в Rf — 0,8 — 1,0.
Рис. 11 Эндогенные регуляторы роста — ауксины и ингибиторы в почках винограда неморозостойкого сорта Воскеат в зависимости от обработки кустов ростовыми препаратами. На абсциссе расположены различные величины Rf, на ординате — рост колеоптилей пшеницы на элюатах из экстрактов в процентах по отношению к контролю. Достоверность опыта ±10%.
Обработка кустов ретардантом ССС привела к образованию большого количества ингибиторов роста, расположенных в Rf = 0,4 — 0,6 и 0,7 — 0,9. Ингибирующая активность их достигала 20 — 25%. Идентификация ингибиторов роста показала, что они могут быть отнесены к веществам фенольной природы. Сравнение пятен хроматограмм с метчиком абсцизовой кислоты не показало наличия ее в побегах виноградной лозы. Ингибиторы виноградной лозы по своим свойствам скорее напоминают эскулин и салициловую кислоту.
Обработка кустов винограда ГК также привела к усилению ингибирования роста, однако в этом случае ингибиторы роста сопровождались наличием небольшого количества стимуляторов роста, расположенных в Rf = 0,01 — 0,12 и 0,4 — 0,5. Такое явление наблюдалось и в контроле. Однако в данном варианте ингибиторы роста имели более высокую ингибирующую активность и занимали больше зон в хроматограмме (Rf = 0,12 — 0,13 и 0,57 — 1,0).
Анализы, проведенные в зимний период, показали, что в контроле и в вариантах обработки ГК и ССС в побегах винограда сорта Воскеат ауксины исчезают полностью. По всей длине хроматограммы располагаются ингибиторы роста с наивысшей ингибирующей активностью и наибольшим числом зон в варианте обработки кустов ССС и ГК (рис. 11). Образцы, взятые с кустов в начале сокодвижения, в конце марта показали, что в контроле уже начинается образование ауксинов с незначительной стимулирующей активностью, а ингибиторы роста пока не исчезают полностью, но несколько ослабляют свою активность. Наибольшее снижение активности ингибирования роста наблюдается в варианте обработки кустов ГК.
Исследования, проведенные с морозостойким гибридом 846/5, показали, что в содержании эндогенных регуляторов роста — ауксинов и ингибиторов — и реакции растений на обработку ростовыми препаратами существенной разницы с неморозостойким сортом Воскеат не наблюдается. Динамика изменения содержания ауксинов и ингибиторов в побегах гибрида 846/5 в зимний и весенний периоды аналогична сорту Воскеат, с некоторым увеличением степени ингибирования и числа зон (рис. 12).
Хроматографические и биологические анализы, проведенные по определению ГПВ в тех же образцах, показали, что, начиная с октября месяца, содержание эндогенных ГПВ в растениях не постоянно и зависит от биологического состояния и влияния факторов внешней среды. До наступления весеннего сокодвижения и видимого выхода растения из состояния покоя в побегах винограда ГПВ не обнаруживаются. Последние показывают ростовую активность только с наступлением вегетации растений. Сравнительное изучение показало, что по времени и количеству образования ГПВ в побегах и почках, морозостойкий гибрид 846/5 сильно отличается от неморозостойкого сорта Воскеат (рис. 13).
Рис. 13. Влияние обработки кустов винограда синтетическими ростовыми препаратами на изменение содержания эндогенных гиббереллинов в почках сорта Воскеат (слева) и гибрида 846/5 (справа). Высота колонок соответствует приросту проростков гороха, выращенных на элюатах экстрактов с различными Rf (цифры над колонками) по отношению с ростом на растворах гибберелловой кислоты (ГК 0,005%).
Рис. 12. Эндогенные регуляторы роста — ауксины и ингибиторы в почках винограда морозостойкого гибрида 846/5 в зависимости от обработки кустов синтетическими ростовыми препаратами. На абсциссе расположены различные величины Rf, на ординате — рост колеоптилей пшеницы на элюатах из экстрактов в процентах по отношению к контролю. Достоверность опыта ±10%.
Экзогенное введение ГК в растения в летний период способствует увеличению содержания ГПВ в побегах и почках в ранне-весенний период, хотя и не ускоряет выход растения из состояния покоя. Обработка же ретардантом ССС значительно снижает активность эндогенных ГПВ в ранневесенний период, в особенности у сорта Воскеат. Существенная разница между морозостойким гибридом 846/5 и неморозостойким сортом Воскеат наблюдается как в содержании эндогенных ГПВ, так и в зависимости содержания ГПВ от обработки кустов ГК.
Результаты наших исследований коррелируют с результатами исследований ряда авторов, которые также наблюдали большое содержание нативных гиббереллинов в тканях древесных растений в ранневесенний период.
Исследования, проведенные по установлению интенсивности дыхания почек винограда в зависимости от физиологического состояния и экзогенного внесения регуляторов роста показали, что обработка кустов винограда гиббереллином в первый период приводит к незначительному повышению этого процесса по сравнению с контрольным вариантом. Разница в повышении интенсивности дыхания почек у сортов Воскеат составляет 20 — 25 мкл, а морозостойкого гибрида 846/5 — 5 — 10 мкл. В зимний период разница в интенсивности дыхания почек обоих сортов несколько увеличивается (на 30 — 40 мкл), достигая максимальной величины в период весеннего сокодвижения.
По интенсивности дыхания почек между морозостойким и неморозостойким сортом существует большая разница. У сортов Воскеат дыхание протекает более равномерно, понижаясь в зимний период и очень сильно возрастая с наступлением весны (рис. 14). Регуляторы роста у этого сорта вызывают повышение интенсивности дыхания почек по сравнению с контролем. В ранневесенний период интенсивность дыхания в контроле резко повышается (340 мкл), в то время как в ноябре и декабре она была равна 38 — 40 мкл. В варианте обработки ГК интенсивность дыхания в марте достигает 280 мкл, а в варианте обработки ССС — 200 мкл. В апреле, когда интенсивность дыхания в контроле достигает максимальной величины, в вариантах обработки регуляторами роста происходит резкое снижение активности этого процесса. Так, если при обработке ГК интенсивность дыхания составляет 280 мкл, в апреле она снижается до 165 мкл. То же самое наблюдается при обработке кустов ретардантом ССС. Разница в интенсивности дыхания между вариантами обработки ССС и ГК в этот период, по сравнению с контролем, составляет 200 мкл. Таким образом, если в зимний период интенсивность дыхания почек была несколько выше у кустов, обработанных ССС и ГК, то в весенний период резкое повышение наблюдалось в контрольном варианте.
Рис. 14 Интенсивность дыхания (в мкл) почек винограда сорта Воскеат в динамике в связи с обработкой кустов регуляторами роста: I — контроль, 2 — обработка ГК и 3 — обработка ССС.
Совершенно противоположная картина наблюдалась у морозостойкого гибрида 846/5. Интенсивность дыхания почек у этого гибрида в динамике протекает на более низком уровне, чем у сорта Воскеат. Наименьшая интенсивность дыхания почек наблюдалась в ноябре; с конца декабря по февраль происходит повышение интенсивности дыхания, достигая максимальной величины в конце января. В марте наблюдается резкий спад с постепенным увеличением в апреле. На наступление теплых дней и ранневесенних заморозков гибрид 846/5 реагирует повышением интенсивности дыхания. Однако она не превышает интенсивности дыхания почек сорта Воскеат. Интенсивность ростовых процессов у гибрида 846/5 протекает на более низком уровне, чем у сорта Воскеат. На обработку регуляторами роста гибрид реагирует более умеренно. Обработка ГК вызывала за все время проведения опытов повышение интенсивности дыхания, в то время как обработка ССС приводила к ее снижению (рис. 15).
На основании полученных результатов можно заключить, что с наступлением периода покоя виноградного растения, происходит интенсивное накопление ингибиторов роста фенольной природы. Ингибиторы разрушаются и снижают свою активность с наступлением весеннего сокодвижения. В это же время происходит накопление индольных ауксинов. С этим периодом связано образование ГПВ и начало ростовых процессов, которые сопровождаются усилением интенсивности дыхания почек и побегов винограда. Обработка растений регуляторами роста — гиббереллином и ретардантом ССС — в конце лета у неморозостойкого сорта Воскеат приводит к торможению ростовых процессов в ранневесенний период и тем самым способствует усилению устойчивости растений против неблагоприятных температурных условий. У морозостойкого гибрида 846/5 торможение ростовых процессов происходит в результате обработки кустов гиббереллином.
Рис. 15. Интенсивность дыхания (в мкл) почек винограда гибрида 846/5 в динамике в связи с обработкой кустов регуляторами роста:
I — контроль, 2 — обработка ГК и 3 — обработка ССС
