Дисертаційна робота присвячена вивченню участі компонентів антиоксидантної та осмопротекторної систем у жита, пшениці і тритикале в їх адаптації до низьких температур та дослідженню індукування цих систем дією газотрансмітерів оксиду азоту (NO) і сірководню (H2S) та фітогормону саліцилової кислоти.
У роботі показано зміни у функціонуванні антиоксидантної та осмопротекторної систем при низькотемпературному загартуванні зернових злаків, що вказує на їх значення в адаптації до гіпотермії; встановлено видові та сортові особливості функціонування цих систем і показано можливість їх індукування та підвищення морозостійкості рослин шляхом застосування донорів NO і H2S та фітогормону саліцилової кислоти.
Основними експериментальними об’єктами слугували етіольовані проростки пшениці м'якої (Triticum aestivum L., сорт Досконала, озимий, морозостійкий), жита посівного (Secale cereale L., сорт Пам'ять Худоєрка, озимий, морозостійкий), тритикале (× Triticosecale Wittmack, озимі морозостійкі сорти Раритет, Букет та неморозостійкі сорти «дворучки» – Олександра і Підзимок харківський). Загартування проростків проводили протягом 6-7 діб за температури 2–4°С. Також загартовані та незагартовані проростки піддавали проморожуванню за температур діапазону від -5 до -9°С і визначали їх виживаність.
У серії експериментів з дослідження впливу донора сірководню на стійкість проростків до від’ємних температур гідросульфід натрію (NaHS) в концентраціях діапазону 0,025–1 мМ додавали в середовище на початку пророщування насіння і на третю добу.
В експериментах з оцінки впливу NO на стійкість до від’ємних температур проводили праймування насіння донором NO шляхом занурення в розчин нітропрусиду натрію (Na2[Fe(CN)5NO], НПН) в концентраціях діапазону 50–200 мкМ. В серіях дослідів з комбінованого впливу саліцилової кислоти та НПН насіння досліджуваних варіантів занурювали в розчин, що містив 10 мкМ саліцилової кислоти та 100 мкМ НПН.
В роботі проведено порівняння показників функціонування антиоксидантної та осмопротекторної систем етіольованих проростків озимих жита, тритикале і пшениці у фізіологічно нормальних умовах і після холодового загартування, в адаптацію жита до гіпотермії більший внесок роблять високі активність пероксидази та вміст проліну, а тритикале – високий вміст флавоноїдів і цукрів. Водночас у пшениці після загартування більш істотно змінювалася активність антиоксидантних ферментів СОД і каталази.
В серіях експериментів з різними сортами тритикале встановлено зв'язок між морозостійкістю та станом антиоксидантної системи.
Після загартування проростків при 2–4°C протягом 6 діб у морозостійких сортів тритикале Букет і Раритет активності СОД і каталази підвищувалися, а у менш стійких – Олександра і Підзимок харківський –змінювалися менш істотно. Водночас у цих сортів більш помітно зростала активність пероксидази.
У загартованих проростків сортів Букет, Раритет і Олександра вміст цукрів був значно вищим, ніж у сорту Підзимок харківський. Вміст проліну у відповідь на загартування підвищувався в усіх сортів, при цьому абсолютні значення у сортів Букет, Раритет і Підзимок харківський були вищими, ніж у сорту Олександра.
Встановлено, що між морозостійкістю проростків і дорослих рослин пшениці, жита і тритикале існує достатньо тісна кореляція (r = 0,78, P ≤ 0,07). Однак тісна кореляція відзначалася між інтегральним нормованим показником, що складався з суми нормованих величин активності антиоксидантних ферментів та вмісту низькомолекулярних протекторів у загартованих проростків злаків і морозостійкістю проростків (r = 0,94, P ≤ 0,01) та рослин у фазі кущіння (r = 0,90, P ≤ 0,05). Цей інтегральний показник може бути використаний як маркер морозостійкості озимих злаків для виявлення стійких генотипів.
Проведено порівняльне дослідження впливу екзогенного H2S на стійкість проростків озимих пшениці та жита до кріостресу. Обробка незагартованих проростків NaHS в концентраціях 0,1 і 0,5 мМ викликала підвищення їх виживаності після проморожування при температурі -5°C.
Праймування зернівок озимих жита і пшениці донором оксиду азоту нітропрусидом натрію (НПН , 100–200 мкМ) підвищувало здатність проростків до холодового загартування.
Показано підвищення виживаності проростків після проморожування внаслідок праймування насіння саліциловою кислотою (10 мкМ) і посилення захисного ефекту при комбінованій обробці саліциловою кислотою зі 100 мкМ НПН.
Таким чином, донори газотрансмітерів сірководню та оксиду азоту, а також стресовий фітогормон саліцилова кислота, можуть чинити кріопротекторний вплив на злаки, активуючи сигнальну мережу і посилюючи функціонування антиоксидантної та осмопротекторної систем за умов адаптації рослин до холоду.
