Сафронова Н.М., Бабенко О.Н.

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова

Влияние водного стресса и регуляторов роста на активность нитратредуктазы проростков мягкой пшеницы

Особенностью климата Северного Казахстана является его засушливость в сочетании с небольшим количеством осадков /1/, в связи с чем, эту территорию относят к зоне рискованного земледелия.

В условиях засухи одной из причин снижения продуктивности растений служит острый дефицит азота, который развивается вследствие нарушения процесса транспорта или ассимиляции нитрата /2/. Наиболее уязвимым звеном процесса восстановления неорганического азота является ключевой фермент этого пути – нитратредуктаза. Эпин и янтарная кислота являются регуляторами роста, обладающими антистрессовым действием. В экспериментах было проанализировано влияние этих регуляторов на активность нитратредуктазы в условиях засухи.

Объектом исследований служила яровая мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта Омская 27. Перед посевом проводили стерилизацию семян гипохлоритом кальция (7-10%). Предварительно, в отдельном эксперименте, был определён оптимальный уровень азотного питания для проростков пшеницы – 100 мг N/кг субстрата (0,5 N) – в перерасчёте на состав питательной смеси Кнопа. Семена опытных вариантов подвергались 3-хчасовой обработке раствором янтарной кислоты (0,05 г/л) и раствором эпибрассинолида (0,042 мг/л), семена контрольного варианта замачивались в дистиллированной воде.

Растения выращивались в песочной культуре, при естественном освещении. В качестве источника питания использовалась питательная смесь Кнопа, в которую азот входил в виде нитратов – 400 мг N / кг песка (2 N). Почвенная засуха создавалась путём прекращения полива до состояния завядания растений.

Активность нитратредуктазы у проростков пшеницы определяли методом in vivo по Овчаренко /6/ по количеству образовавшихся нитритов. Содержание нитритов оценивали по стандартной методике /7/. Аналитическая повторность – 6.

Как показали результаты экспериментов до создания условий корневой засухи на всех вариантах, включая контроль, процесс восстановления нитратов в корневой системе проростков пшеницы шёл значительно более интенсивно, чем в листьях (таблица 1). Эпин и янтарная кислота активировали деятельность нитратредуктазы, причём действие эпина было наиболее эффективным. Так, АНР в листьях и корнях на данном варианте превысила АНР в тех же органах контрольных растений на 152 и 125% соответственно. Тогда как янтарная кислота в этот период в основном индуцировала нитратредуктазную активность побега (на 72% по сравнению с контролем). Возможно, это связано с интенсификацией роста надземной части проростков под влиянием фиторегуляторов, о чём свидетельствовало более низкое соотношение биомасс корня и побега в это время у опытных проростков по сравнению с контрольными.

Таким образом, до создания условий водного дефицита оба регулятора роста в большей степени сказались на активности нитратредуктазы побега, хотя эпибрассинолид существенно стимулировал и АНР корней.

Таблица 1 – Влияние регуляторов роста и краткосрочного водного стресса на активность нитратредуктазы (мкг NO₂^-/ сырой массы)

Варианты	Орган	Активность нитратредуктазы, мкг NO2^-/ г сырой массы
		До создания водного стресса	После создания водного стресса
Контроль	побег	0,43±0,15^♦	9,75±1,5
	корни	2,03±0,9	8,81±1,03
Обработка янтарной кислотой	побег	0,74±0,06	4,00±1,0
	корни	2,57±1,13	11,85±2,18
Обработка эпином	побег	0,97±0,4	2,86±1,56
	корни	5,12±2,06	15,06±2,87

♦ - даны стандартные отклонения.

После действия водного стресса АНР возрастала на всех вариантах как в побеге, так и в корнях. Наибольшая активность нитратредуктазы в побеге после водного стресса была зафиксирована у проростков контрольного варианта. Это может быть связано с увеличением притока нитратов в надземную часть проростков, вследствие ингибирования деятельности корневой нитратредуктазы стрессовым фактором. Более низкое значение АНР в корнях у контрольных растений может быть обусловлено также автокомпенсаторными связями между показателями массы корня и его активностью нитратредуктазы. Было выявлено, что в данный период у контрольных проростков увеличивалась биомасса корневой системы, поэтому величину активности фермента в корне могла лимитировать его масса, а потребность надземных органов в восстановлении нитратов удовлетворялась в основном собственной системой нитратвосстановления.

Следовательно, у контрольных проростков создание условий водного дефицита привело к перераспределению нитратредуктазной активности. В восстановлении нитратов у данных проростков увеличилась доля побега.

У растений опытных вариантов на этапе восстановления после водного стресса основную нитратвосстановительную нагрузку выполняли корни. При этом АНР корней проростков, обработанных эпином, была выше этого показателя у проростков, с применением янтарной кислоты, на 27%, и составила 15,06 мкг NO₂^-/г сырой массы. Более низкая активность фермента в побеге проростков, обработанных росторегуляторами, по сравнению с контролем может быть объяснена как эффективным функционированием корневой нитратредуктазы, в результате чего в побег поступает в основном азот в органической форме, который сразу включается в синтетические процессы, так и тем, что после водного стресса у данных проростков в большей степени стимулировался рост корневой системы по сравнению с побегом. Возможно, это является одной из причин высокого регенерационного потенциала и большей толерантности данных растений пшеницы к условиям водного дефицита.

Таким образом, у растений опытных вариантов в восстановлении нитратов как до, так и после создания водного стресса преобладала роль корней.

Литература:

1. Сапега В.А. Характеристика влагообеспеченности в различных почвенно-климатических зонах на Севере Казахстана и её связь с урожайностью яровой пшеницы. // Зерновые культуры. 1996. №4., С. 14-16.

2. Сакарийаво О.С., Мещеряков А.Б., Холодова В.П., Кузнецов В.В. Ассимиляция и транспорт неорганического азота растениями пшеницы при водном дефиците. // Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке: тез. докл. Международной конференции (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 1-6 окт. 2001г.). – Сыктывкар: 2001., С. 109-110.

3. Овчаренко Г.А., Никифорова Т.А., Худякова Е.М. и др. Компартментация и ассимиляция нитратов в растениях гороха и сахарной свеклы. // Физиология растений, 1990., т. 37., вып. 5., C. 642 -649.

4. Streeter I.G., Bosler M.E. Comparison in vitro and in vivo assays for nitratereductase in soybean leaves. // Plant physiol., 1972., № 3, Р. 448.