Показатель проницаемости клеточных мембран проростков в оценке стрессоустойчивости сортов пшеницы

Представлены результаты исследований применения показателя проницаемости клеточных мембран, определяемого по относительному изменению удельной электропроводности (УЭП) водных вытяжек тканей, проростков сортов яровой пшеницы Новосибирская 18, Новосибирская 44, Сибирская 21 и Омская 18 при совместном действии стрессоров. В модельных лабораторных вегетационных опытах исследована почасовая динамика УЭП водных вытяжек листьев проростков (экспозиция листьев в воде 0,5-4,5 ч) в условиях одновременного действия хлоридного засоления (1,3%) и возбудителя обыкновенной гнили злаков Bipolaris sorokiniana Shoem. (5000 конидий на зерно). Установлено достоверное увеличение УЭП в 1,5 раза и скорости выхода электролитов в 2 раза у менее устойчивого сорта Новосибирская 44 по сравнению с более устойчивым Омская 18. Исследована посуточная динамика УЭП 10-16-суточных проростков в условиях последовательного действия гипертермии семян (43 °С), хлоридного засоления (1,3%) и Bipolaris sorokiniana Shoem. (5000 конидий на зерно). Установлен протекторный эффект гипертермии у более устойчивого сорта Сибирская 21 (достоверное снижение УЭП до 1,3 раза) по сравнению с вариантом без прогрева семян. У менее устойчивого сорта Новосибирская 18 прогрев семян дестабилизировал состояние клеточных мембран (достоверное увеличение УЭП и скорости выхода электролитов в 1,5 и 1,2 раза соответственно). Экспериментально определены условия, обеспечивающие выявление максимальных различий исследуемых сортов пшеницы: возраст проростков - 10 сут, временной интервал экспозиции образцов в воде - 1,5-4,5 ч. Межсортовые различия по относительному изменению значений УЭП в варианте без прогрева семян составляли 1,9 раза и в варианте с прогревом семян - 3,7 раза с достоверностью различий на уровнях р ≤ 0,05 и р ≤ 0,01. Межсортовые различия по относительному изменению УЭП, установленные на интервале времени экспозиции выхода электролитов 1,5-4,5 ч, составляли 1,50-1,67 раза с достоверностью различий на уровне р ≤ 0,05. Предложенный подход позволит разработать методику оценки новых генотипов на устойчивость к совместному действию биотических и абиотических стрессоров.

1. Гончарова Э.А., Еремин Г.В., Гасанова Т.А. Экспресс-методы оценки стрессоустойчивости сельскохозяйственных культур и стратегия их диагностики для селекции // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015. № 5. С. 21-24.

2. Карманенко Н.М. Адаптация зерновых культур к стрессовым факторам: монография. М.: Издательство ВНИИА, 2014. 160 с.

3. Полонский В.И. Оценка функционального состояния растений: продукционные, селекционные и экологические аспекты: монография. Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2014. 408 с.

4. Suzuki N., Rivero R.M., Shulaev V., Blumwald E., Mittler R. Abiotic and biotic stress combinations // New Phytologist. 2014. Vol. 203. N 1. P. 32-43.

5. Гурова Т.А., Осипова Г.М. Проблема сопряженной стрессоустойчивости растений при изменении климата в Сибири // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. Т. 48. № 2. С. 81-92. DOI: 10.26898/03708799-2018-2-11.

6. Ahmed I., Dai H., Zheng W., Gao F., Zhang G., Sun D., Wu F. Genotypic differences in physiological characteristics in the tolerance to drought and salinity combined stress between Tibetan wild and cultivated barley // Plant Physiology and Biochemistry. 2013. Vol. 63. P. 49-60.

7. Zhong-Guang L., Ming G. Mechanical stimulation-induced cross-adaptation in plants: An overview // Journal Plant Biology. 2011. Vol. 54. P. 358-364. DOI: 10.1007/s12374-011-9178-3.

8. Валитова Ю.Н., Хабибрахманова В.Р., Белкина А.В., Ренкова А.Г., Минибаева Ф.В. Липидный профиль корней пшеницы при действии мембранотропных агентов // Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии. 2020. T. 37. № 6. С. 466-476.

9. Гришенкова Н.Н., Лукаткин А.С. Определение устойчивости растительных тканей к абиотическим стрессам с использованием кондуктометрического метода // Поволжский экологический журнал. 2005. № 1. С. 3-11.

10. Терлецкая Н.В. Проницаемость клеточных мембран как показатель устойчивости растений к абиотическим стрессам // Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. 2009. № 2. С. 60-64.

11. Demidchik V., Straltsova D., Medvedev S.S., Pozhvanov G.A., Sokolik A., Yurin V. Stress -induced electrolyte leakage: the role of K+- permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment // Journal of Experimental Botany. 2014. Vol. 65 (5). P. 1259-1270. DOI: 10.1093/jxb/eru004.

12. Астахова Н.В., Попов В.Н., Селиванов А.А., Бураханова Е.А., Алиева Г.П., Мошков И.Е. Реорганизация ультраструктуры хлоропластов при низкотемпературном закаливании растений арабидопсиса // Физиология растений. 2014. Т. 61. № 6. С. 790-798.

13. Danielle Fiebelkorn, David Horvath & Mukhlesur Rahman. Genome-wide association study for electrolyte leakage in rapeseed/canola (Brassica napus) // Molecular Breeding. 2018. Vol. 38. P. 129.

14. Поминов А.В., Дьячук Т.И., Кибкало И.А., Хомякова О.В., Акинина В.Н. Оценка засухоустойчивости растений сортообраз-цов тритикале мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова // Аграрный вестник Юго-Востока. 2016. № 1-2. С. 38-40.

15. Аллагулова Ч.Р., Авальбаев А.М., Федорова К.А., Шакирова Ф.М. Снижение степени индуцируемых засухой окислительных повреждений в растениях пшеницы при обработке донором NO // ЭКОБИОТЕХ. 2020. Т. 3. № 2. С. 181-186.

16. Hatsugai N., Katagiri F. Quantification of Plant Cell Death by Electrolyte Leakage Assay // Bio-protocol. 2018. Vol. 8(5). Р. 2758. DOI: 10.21769/BioProtoc.2758.

17. Imanifard Z., Vandelle E., Bellin D. Measurement of hypersensitive cell death triggered by avirulent bacterial pathogens in Arabidopsis // Methods in Molecular Biology. 2018. Vol. 1743. P. 39-50. DOI: 10.1007/978-1-4939-7668-3_4.

18. Якунина А.В., Синицына Ю.В., Крутова Е.К., Веселов А.П. Изучение влияния пирабактина на урожайность растений гороха посевного Pisum sativum l. и анализ изменений перекисного окисления липидов и выхода электролитов как возможных факторов этого воздействия // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2020. № 4 (32). С. 3-12.

19. Безрукова М.В., Кудоярова Г.Р., Лубянова А.Р., Масленникова Д.Р., Шакирова Ф.М. Влияние 24-эпибрассинолида на водный обмен отличающихся по засухоустойчивости сортов пшеницы при осмотическом стрессе // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 2. С. 161-169.

20. Sanchez-Viveros G., Gonzalez- Mendoza D., Alarcon A. Copper Effects on Photosynthetic Activity and Membrane Leakage of Azolla filiculoides and A. caroliniana // International Journal of Agriculture & Biology. 2010. Vol. 12. P. 365-368.

21. Репкина Н.С., Таланова В.В., Титов А.Ф., Букарева И.В. Реакция растений пшеницы (Triticum aestivum L.) на раздельное и совместное действие низкой температуры и кадмия // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2014. № 5. С. 133-139.

22. Хохлова Л.П., Валиулина Р.Н., Мидер Д.Р., Акберова Н.И. Термостабильность мембран и экспрессия генов низкомолекулярных белков теплового шока при действии на растения повышенных температур и водного дефицита // Биологические мембраны. 2015. Т. 33. № 1. С. 59-71.

23. Лукаткин А.С., Старкина М.И. Влияние тидиазурона на устойчивость проростков огурца к стрессовым факторам // Агрохимия. 2009. № 10. С. 31-38.

24. Pandey S. K., Sujata Upadhyay, Zaffar Mehdi Dar, Hemantaranjan, A and Sri-vastava, J.P. Effect of electrolyte leakage activity on mungbean leaf under induced salinity and zinc levels // International Journal of Current Research. 2017. Vol. 9. Is. 06. P. 52438-52440.

25. Гурова Т.А., Свежинцева Е.А., Чесно-ченко Н.Е. Адаптация сортов пшеницы при гипертермии, хлоридном засолении и инфицировании Bipolaris sorokiniana Shoem. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2020. № 6. С. 12-25. DOI: 10.26898/0370-8799-2020-6-2.

26. Гурова Т.А., Луговская О.С., Свежинце-ва Е.А. Адаптивные реакции проростков пшеницы, дифференцирующие сорта при гипертермии // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2019. Т. 49. № 3. С. 31-40. DOI: 10.26898/0370-8799-2019-3-4.

27. Коваль С.Ф., Шаманин В.П. Растение в опыте: монография. Омск: Издательство ИЦиГ СО РАН, ОмГАУ, 1999. 204 с.

28. Naghmeh Nejat, Nitin Mantri. Plant Immune System: Crosstalk Between Responses to Biotic and Abiotic Stresses the Missing Link in Understanding Plant Defence // Current Issues in Molecular Biology. 2017. Vol. 23. P. 1-16. DOI: 10.21775/cimb.023.001.