Влияние регуляторов роста с антиоксидантными свойствами на процесс дыхания у растений картофеля
в оптимальных и стрессовых условиях среды 

Ирина Григорьевна Кириллова, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники, физиологии и биохимии растений, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), kirillovairinai@gmail.com
Инна Юрьевна Макеева, кандидат биологических наук, и.о. заведующего кафедрой ботаники, физиологии и биохимии растений, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), makeevainna@inbox.ru
Юлия Александровна Кузьменко, магистрант, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), jul.kuzmenko2018@yandex.ru

Актуальность и цели. Дыхание является основным энергетическим процессом растительного организма и составляющей продукционного процесса, вследствие чего представляет интерес изучение путей его регуляции. В последнее время более пристальное внимание исследователи уделяют синтетическим и природным регуляторам роста с антиоксидантными функциями: амбиолу, препарату «Энергия-М» и кофейной кислоте. Вместе с тем данных о влиянии регуляторов роста с антиоксидантными функциями на показатели процесса дыхания картофеля крайне мало. В связи с этим целью исследования было изучение влияния амбиола, препарата «Энергия-М» и кофейной кислоты на интенсивность дыхания органов картофеля как в оптимальных условиях, так и при действии гипотермии. Материалы и методы. Объектом исследования были растения картофеля сорта Вега и Жуковский ранний. Варианты опыта включали обработку синтетическими регуляторами путем замачивания посадочных клубней в водных растворах амбиола и препарата «Энергия-М», а также фолиарную обработку раствором кофейной кислоты. Действие регуляторов роста на процесс дыхания изучали не только в оптимальных температурных условиях, но и в условиях гипотермии, имитирующей заморозки. Интенсивность дыхания определяли методом титрования по количеству выделяющегося CO2. По скорости  выделения СО2 после пребывания растений в темноте судили об интесивности дыхания поддержания. Дыхание роста рассчитывали по разнице между дыханием растений на свету и после их выдерживания в темноте. Пути дыхательного обмена изучали с помощью метода специфических ингибиторов, используя раствор NaF. Результаты. Амбиол и кремнеауксиновый регулятор увеличивали дыхание в листьях картофеля сорта Вега на этапе бутонизации. Изучение процесса дыхания в клубнях показало несколько иную картину. Так, обработка амбиолом стимулировала процесс дыхания в клубнях, в то же время у растений, обработанных регулятором «Энергия-М», интенсивность дыхания в клубнях резко снизилась против контроля. В лабораторных условиях амбиол и кофейная кислота стимулировали процесс дыхания. В действии кремнеауксинового регулятора роста на интенсивность дыхания существенных отличий от контроля не выявлено. Мы изучали также действие регуляторов роста на качество дыхания. Показано, что в отличие от контрольного варианта, в котором фторид натрия заблокировал интенсивность дыхания листьев растения картофеля более чем на 50 %, в варианте с амбиолом интенсивность дыхания была заблокирована значительно меньше. В вариантах с обработкой растений препаратом «Энергия-М» и кофейной кислотой так же, как и в контрольном варианте, фторид натрия заблокировал интенсивность дыхания листьев на 56 и 60 % соответственно. Таким образом, при обработке этими регуляторами процесс дыхания проходил по гликолитическому пути. Показано также, что интенсивность дыхания поддержания увеличивается при действии всех изученных антиоксидантов. Интенсивность дыхания роста при обработке растений картофеля амбиолом возросла в 2 раза по сравнению с контролем, а при обработке препаратом «Энергия-М» напротив, уменьшилась в 1,7 раза. Обра-ботка растений кофейной кислотой не оказала влияния на интенсивность дыхания роста побегов возобновления. Как показали наши исследования, в оптимальных условиях обработка картофеля регулятором роста амбиолом повысила интенсивность дыхания на 33 % по сравнению с контролем. «Энергия-М» и кофейная кислота оказали меньший эффект на увеличение интенсивности дыхания. Через 2 ч после воздействия гипотермии интенсивность дыхания резко снизилась во всех опытных вариантах по сравнению с контролем. Через 24 ч после стресса показано, что на фоне обработки амбиолом и препаратом «Энергия-М» интенсивность дыхания в побегах картофеля значительно возросла, тогда как кофейная кислота способствовала лишь незначительной интенсификации данного процесса. Выводы. Показано, что интенсивность процесса дыхания и его составляющие в оптимальных условиях и при действии гипотермии были чувствительны к обработке растений регуляторами роста с антиоксидантными свойствами как синтетического, так и природного происхождения. В оптимальных условиях процесс дыхания стимулировался, тогда как в условиях 2-часовой отрицательной температуры изучаемые регуляторы сдерживали его интенсификацию. Показано также, что амбиол способствовал в большей степени увеличению дыхания роста, а «Энергия-М» – дыхания поддержания. Полученный экспериментальный материал свидетельствует также об участии изучаемых антиоксидантов в регуляции соотношения составляющих процесса дыхания. У растений, обогащенных кофейной кислотой и обработанных «Энергией-М», отмечен преимущественно гликолитический путь дыхания.

Ключевые слова

регуляторы роста, антиоксиданты, амбиол, «Энергия-М», кофейная кислота, процесс дыхания, дыхание роста, дыхание поддержания, картофель

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Кириллова И. Г., Макеева И. Ю., Кузьменко Ю. А. Влияние регуляторов роста с антиоксидантными свойствами на процесс дыхания у растений картофеля в оптимальных и стрессовых условиях среды // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2023. № 2. С. 94–105. doi:10.21685/2307-9150-2023-2-7