Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes

Negative influence of long-term clinostation on the orchids growth processes has been shown. The negligible growth simulation was observed after 30-day cultivation. The analogous dependnce was observed when chlorophyll's contains in leaves of orchids was analyzed. Clinostation causes increase o...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2003
Автори:	Cherevchenko, T.M., Zaimenko, N.V.
Формат:	Стаття
Мова:	Англійська
Опубліковано:	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2003
Онлайн доступ:	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1070
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Репозитарії

Plant Introduction

_version_	1860144566739402752
author	Cherevchenko, T.M. Zaimenko, N.V.
author_facet	Cherevchenko, T.M. Zaimenko, N.V.
author_sort	Cherevchenko, T.M.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2020-01-05T13:20:55Z
description	Negative influence of long-term clinostation on the orchids growth processes has been shown. The negligible growth simulation was observed after 30-day cultivation. The analogous dependnce was observed when chlorophyll's contains in leaves of orchids was analyzed. Clinostation causes increase of free amino acids number compared with the control. Macro- and microelements in the orchids vegetative organs also changed considerably. Biochemical content of orchids with different morphological structure was examined under the conditions of hermetically sealed cabin. It was determined that photosynthetic pigment content increased and free amino acids quantity decreased.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.3253093
first_indexed	2025-07-17T12:48:33Z
format	Article
fulltext	УДК 581.1:631.4 Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришка НАН Украины Украина, 01014 г. Киев, ул. Тимирязевская, 1 ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМИТИРОВАННОЙ МИКРОГРАВИТАЦИИ НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ У ОРХИДНЫХ РАЗЛИЧНОГО ЭКОМОРФОТИПА Показано, что длительное клиностатирование отрицательно влияет на ростовые процессы орхид ных. Незначительная стимуляция роста наблюдается после 30-суточного выращивания растений в условиях имитированной микрогравитации. Аналогичная зависимость установлена и при анали зе содержания хлорофиллов в листьях растений. При клиностатировании увеличивается количест во свободных аминокислот, существенные изменения происходят в распределении ассимилятов в различных органах орхидных. Исследован биохимический состав растений различной морфострук- туры в условиях герметичной камеры. Показано уменьшение уровня свободных аминокислот в ор ганах опытных видов орхидных. Т.М. ЧЕРЕВЧЕНКО, Н.В. ЗАИМЕНКО В год празднования 85-летия создания Национальной академии наук Украины ‘нам хотелось подвести итог более чем двадцатилетней работы по исследова нию влияния невесомости и имитиро ванной микрогравитации на рост и р аз витие различных видов орхидных. Ре зультаты, полученные нами в лабора торных экспериментах на клиностатах и в герметичных камерах, в условиях космического полета, доказы ваю т целе сообразность проведения исследований по изучению физиолого-биохимических, биофизических и молекулярно-биоло- гических изменений у орхидных р аз личного экоморфотипа для поиска н а учно обоснованных путей регулирова ния биологических процессов при мик- © Т.М. ЧЕРЕВЧЕНКО, Н.В. ЗАИМЕНКО, 2003 рогравитации [9, 11]. О пределение по рогов чувствительности растений к воз действию стресс-факторов в соответ ствии с их анатомо-морфологическими особенностями и ф азам и развития п ре дусматривает усоверш енствование тех нологии культивирования различны х видов в условиях невесомости, в т. ч. и разработку теоретических основ косм и ческой биотехнологии. И зучение общих законом ерностей метаболизма расте ний различной морфоструктуры и эко типа на инертны х заменителях почвы в модельных экспериментах с использо ванием клиностатов и герметичных ка мер позволяет раскры ть механизм ы адаптации растительных организмов к условиям микрогравитации и создать в будущем управляемые экосистемы на борту орбитальных станций. 46 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 В оздей ст ви е им ит ированной м и крогравит аци и М атериалы и методы исследований. О бъектами исследований были виды тропических и субтропических орхид ных различного экоморфотипа: эп иф и ты с моноподиальным типом ветвления — A ngraecum distichum Lindl., A. ebur- neum Bory, V anda hybrida Hort., V. tri color Lindl., V. watsonii Rolfe, с симподи- альным — Bulbophullum falcatum Lindl., C attleya hybrida Hort., D endrobium pha- laenopsis Fitzg., Doritis pu lcherrim a Lindl., Epidendrum radicans Pav., Onci- dium sphacelatum Lindl., наземны е виды с симподиальным типом ветвления — Paphiopedilum insigne (Lindl.) Phitz., Stenorrihynchus speciosus L.C. Rich, Zy- gopetalum m ackaii Hook., а такж е Cym- bidium hybrida Hort., в селекции которо го были использованы как эпифиты, так и наземны е виды. Э ксперименты по изучению влияния имитированной м ик рогравитации на ростовые процессы и физиологическую активность проводи ли на горизонтальном и вертикальном клиностатах при скорости вращ ения 3 об/м ин. Растения выращ ивали на во локнистых заменителях почвы с вн есе нием удобрений пролонгированного действия в количестве 2 г на 1 л почво- заменителя [14]. Опытные вилы содер ж али в условиях клиностатирования и герметичной камеры при температуре 20 — 22 °С, влажности искусственной поч вы 60 — 70% ПВ и освещ енности 1700 лк. Контрольные растения находились в климатической камере при тех ж е пара метрах внеш ней среды, что и эксп ери ментальные. О пределение активности свободных ауксинов и гиббереллинов осущ ествля ли хроматографическим методом с и с пользованием тестовых культур [2, 3], активность окислительно-восстанови тельных ферментов — с использовани ем спектрофотометра Beckm an [1], ката- лазы — йодометрическим методом [5]. С одерж ание ф отосинтетических пиг ментов определяли спектроф отом етри чески по методике Х.Н. П очинка [5]. Количество и состав свободных амино кислот исследовали с помощью ам ино кислотного анализатора Hitachi [4], со держ ание биогенных элементов в рас тениях — по методике Г.Я. Ринькиса на атомно-абсорбционном газоанализаторе Selmi [6]. Результаты исследований и и х об суж дение. И сследование особенностей роста и развития растений в условиях невесомости имеет как общ ебиологи ческое, так и практическое значение для достиж ения эстетического удовлет ворения и психологического комфорта человека, длительное время находящ е гося в экологически замкнутом прост ранстве. М ногочисленные эксперименты, про водимые в Н ациональном ботаническом саду им. Н.Н. Гришко НАН Украины, доказываю т, что тропические орхидеи благодаря своим биологическим особен ностям являю тся перспективны м объек том для изучения в условиях космичес кого полета [8]. Опыты в области косми ческой ботаники начаты нами в 1979 г., а в 1980 г. оранж ерея "Малахит-2" с че тырьмя кассетами с орхидеями была по мещ ена на орбитальную станцию "Са лют-6". В кассеты были вы саж ены орхи деи в ф азе вегетации, бутонизации и цветения, которы е н а п ротяж ени и 60,110 и 171 суток находились на орби те. Полученные результаты показали, что растения без видимых изменений перенесли нагрузку при выходе кораб ля на орбиту. Соцветия и цветки пол ностью сохранили декоративность, од нако период цветения сущ ественно сок ратился, а бутоны, так и не раскры в шись, завяли. ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, Ns 4 47 Т.М. Черевченко, Н.В. Заименко ------------------------------------------------------------------------------------------ После цветения растения продолж и ли вегетацию, но интенсивность росто вых процессов была значительно ниж е по сравнению с контрольными. Анато мическими исследованиями установле но, что в условиях космического полета процессы диф ф еренциации тканей по бегов и корней протекали без серьез ных наруш ений. Наблюдалось незначи тельное уменьш ение размеров клеток и толщины листовой пластинки, заметная редукция паренхимных тканей. Умень ш ение разм еров эпидермальных клеток приводило к увеличению количества устьиц на единицу поверхности листа. В последующ ем из-за невозмож ности проведени я опы тов на орбитальной станции, нами осущ ествлялись эксп ери менты на клиностатах, имитирую щ их м икрогравитацию . Н а первом этапе целью наш ей работы было выявление функциональны х наруш ений ф итогор мональной системы у тропических и субтропических орхидных различного экоморфотипа. П редварительными опы тами было установлено, что эпифитны е виды орхидных оказались более устой чивыми при продолжительном пребы ва нии на орбитальной станции, чем н а земные виды. М одельные эксперим ен ты на горизонтальном клиностате пока зали, что в результате длительного клиностатирования активность натив ных стимуляторов роста — свободных ауксинов и гиббереллинов — у эпиф ит - ных видов изменяется в меньш ей степе ни, чем у наземных, что наряду с ослаб ленной геотропической реакцией, оче видно, является одной из причин их выносливости в условиях м икрограви тации. Выявлены такж е сущ ественные отличия в балансе ростактивирую щ их и ростингибирую щ их соединений у ор хидных с различным типом ветвления побеговой системы. П оказано, что кли- ностатирование вызывало сниж ение ак тивности этих соединений у видов с мо- ноподиальным типом ветвления. Воз можно, этим объясняется гибель моно- подиальных видов во время длительного пребы вания на орбитальной станции "Салют" в 1980 г. Кроме того, исследо вался фитогормональный статус ю ве нильных и генеративно зрелых расте ний с различны м м орф ологическим строением побега. Э кспериментально было доказано, что генеративно зрелые эпифитные орхидные с симподиальным типом ветвления побеговой системы и наличием туберидиев наиболее пригод ны для дальнейш их исследований в дли тельных космических экспедициях. На втором этапе исследований нами изучалось кратковременное и длитель ное воздействие имитированной микро гравитации на распределение ассимиля- тов в органах орхидных различного эко морфотипа. Впервые установлено, что кратковременное (трехмесячное) кли- ностатирование приводило к сниж ению ферментативной активности и наруш е нию биоси нтеза ф отосин тетических пигментов у всех опытных видов орхид ных. Условия клиностатирования влия ли не только на абсолю тное содерж ание пигментов в листьях, но и на их соотно шение. Анализ воздействия имитированной микрогравитации на уровень лабильных углеводов (сахаров и крахмала) показал, что клиностатирование практически не влияло на содерж ан и е углеводов в листьях опытных растений. Выявлено лишь несущ ественное сниж ение коли чества дисахаридов (сахароза) и повы ш ение моносахаридов (глюкоза, ф рук тоза). В туберидиях разница между ко личеством как сахаров, так и крахмала, у опытных и контрольных растений бы ла достаточно ощутимой. О бщ ее содер- 48 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 В оздей ст ви е им ит ированной м икрогравит аци и ж ание углеводов в опыте приблизитель но в 1,5 раза превыш ала их количество в контроле. Установлена такж е определенная за кономерность в распределении элемен- тов-биоф иллов в листьях орхидных. Так, при клиностатировании повыш а лось содерж ание фосф ора, калия, каль ция и марганца у наземных видов. Уве личение уровня биогенных элементов, особенно марганца, в наземных органах свидетельствует об ингибировании оки слительно-восстановительны х проц ес сов, что ведет к наруш ению водного р е ж им а и преобладанию в субстрате вос становительных процессов. И ная зави симость выявлена у эпиф итны х видов орхидных: клиностатирование приводи ло к уменьш ению содерж ания макро- и микроэлементов в листьях. П олученны е результаты показали, что кратковременное клиностатирова ние вы зывает сущ ественные изменения в составе свободных аминокислот. О т личия в качественном и количествен ном составе аминокислот обусловлены не только воздействием имитированной микрогравитации, но и видовыми осо бенностями орхидных. Так, увеличение содерж ания глутаминовой кислоты и гистидина в листьях надземных видов при клиностатировании указы вает на наличие водного дефицита, а ум еньш е ние количества глицина, наоборот, о достаточном водообеспечении и о тормо ж ении процессов использования кисло рода эпифитами. П овыш ение уровня аргинина в листьях растений свидетель ствует о наруш ении фосф атного реж и ма и повыш ении содерж ания алкалои дов. С ниж ение количества треонина у опытных видов связано с ингибирова нием процессов ф осф ори ли рован и я при синтезе АТФ и блокированием ци к ла репликации ДНК, увеличение концен трации лизина и изолейцина — с цито логическими наруш ениям, в первую очередь, с репродукцией хромосом и делением клеток меристемы. Н есколько иная картина наблю да лась при длительном клиностатирова нии. М атематический расчет функции роста показал, что б-месячная им итиро ванная микрогравитация в основном от рицательно влияла на ростовые процес сы орхидных. Так, прирост опытных растений в среднем был в 1,3 —2,5 раза ниж е по сравнению с контрольными. Н езначительная стимуляция роста ор хидных (в 1,2— 1,4 раза) в условиях кли- ностатирования наблюдалась только в начале эксперимента. И нтересны е данные получены при сравнительном анализе веса надземной части и корней растений. В частности, вес сы рой массы надземной части ор хидных после 6 месяцев клиностатиро- вания уменьш ался по сравнению с кон тролем в 1,3—1,7, а вес корней, наобо рот, увеличивался в 1,8 —2,3 раза. А на логичная зависимость установлена и при исследовании содерж ания сухого вещ ества в органах орхидных. О пределенные изм енения выявлены и в ф отосинтетической активности рас тений. В листьях орхидных, которые на протяж ении одного месяца находились на клиностате, заметно увеличивалось количество хлорофиллов. Так, уровень хлорофилла а в листьях опытных расте ний был в 1,1 —1,4 раза выш е по срав нению с контрольными растениями, а хлорофилла Ь — в 1,4 —2,2 раза. О брат ную зависимость наблюдали после б м е сяцев клиностатирования: содерж ание хлорофиллов уменьш алось в среднем в 1,1 —1,9 раза. П ри этом количество ка- ротиноидов в листьях как в начале экс перимента, так и в конце сущ ественно снижалось. ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 49 Т.М. Черевченко, Н.В. Заименко Заслуж иваю т внимания результаты, полученные при анализе содерж ания пигментов в воздуш ных корнях Doritis pu lcherrim a после четы рехм есячного пребы вания растений в условиях неве сомости. У опытных растений отмечено 30-кратное увеличение количества хло рофилла а, 7- и 10-кратное — соответ ственно хлорофилла Ь и каротиноидов. Увеличение содерж ания хлорофилла Ь в воздуш ных корнях растений в условиях м икрогравитации свидетельствует об интенсивном накоплении органической массы и соответствую щ ем увеличении поглощ ающ ей и синтетической деятель ности корневой системы. В частности, объем корней в опыте достигал 9,8 см3, тогда как в наземны х условиях — лиш ь 4,6 см3. В условиях невесомости впервы е бы ло показано уменьш ение количества и размеров крахмальных зерен, а в ядрах клеток — образование игольчатых кри сталлов белка. Мы предполагаем, что это вы звано наруш ением водного ба ланса растений, что приводит к гидро лизу крахмала и белка. С равнительный анатомический ана лиз структурной организации тканей и клеток ассимилирую щ его аппарата лис тьев опытных видов показал значитель ные изменения размеров, формы и сте пени перестройки клеток устьичного комплекса под воздействием как 3-ме- сячного, так и 6-месячного клиностати- рования. Выявлена тенденция возраста ния численности устьиц у орхидных в условиях имитированной м икрограви тации [10]. Так, подсчет числа устьиц на единицу площади листа показал следу ющую закономерность: в опыте их ко личество у Paphiopedilum insigne сос тавляло 30, у Cymbidium hybridum — 65, D endrobium crum enatum — 108; в контроле соответственно — 24, 36 и 100. При этом установлена вариабельность числа открытых и закрытых устьиц: в контроле только 15% устьиц находилось в открытом состоянии (полностью или частично), в опытном варианте, наобо рот, большая часть устьиц (85%) откры ты. По-видимому, степень открывания устьиц и их количество коррелирую т с продолжительностью и интенсивностью стрессовой нагрузки на клетки, н еиз беж но возникаю щ ей при имитирован ной микрогравитации. Кроме того, в у с ловиях клиностатирования наблюдалось заметное уменьш ение толщины и плот ности кутикулярного воскового слоя. О бнаруж ены отдельные зоны уменьш е ния кутикулярного слоя вплоть до ис чезновения выростов и гребней, прик рываю щ их устьица. Выявлены струк турно-функциональные изменения кле ток мезофильной ткани листьев, тонкой организации хлоропластов. Сущ ественно изменялось распреде ление макро- и микроэлементов в веге тативных органах орхидных. Н аблюда лось резкое уменьш ение количества фосфора, азота и кальция в тканях рас тений. П ри этом, выявленное нами уве личение объема корневой системы в ус ловиях микрогравитации мож ет быть связано с наруш ением фосфатного об мена в растениях [12]. Аналогичная за кономерность наблюдалась и в опытах с другими растениями, например, с Bras- sica rapa. Результаты исследований выявили определенны е изм енения аминокислот ного состава растений. Так, общ ее со держ ание свободны х аминокислот в листьях опытных видов после 6 месяцев их пребы вания на клиностате повыш а лось по сравнению с контролем в 1,9 —2,7 раза (табл. 1). В условиях ими тированной микрогравитации заметно увеличивалось содерж ание треонина, 50 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 В оздей ст ви е им ит ированной м икрогравит аци и аргинина, лизина, аспарагиновои и глу таминовой кислот. Особого внимания заслуж иваю т данные анализа содерж а ния пролина в растительных тканях н а земного вида Paphiopedilum insigne. Его уровень в опытных растениях почти в 100 раз превыш ает контроль, что свиде тельствует о наруш ении водного реж и ма. Известно, что свободные аминокис лоты в листьях растений в условиях вод ного дефицита накапливаются [7], т. к. принадлежат к наиболее высокогидро фильным и осмотически активным сое динениям. Большинство исследователей рассматриваю т накопление ам инокис лот в надземных органах как адаптив ную реакцию растительного организма на водный дефицит, что связано с обра зованием веществ, способных обезвре ж ивать аммиак. И нтересно проанализи ровать резкое увеличение свободных аминокислот в вегетативных органах орхидных в условиях клиностатирова- ния в аспекте их регуляторной роли в ростовых процессах. В опыте выявлена отрицательная зависимость между и н тенсивностью ростовых процессов и н а коплением в растениях свободных ам и нокислот. Из литературных источников известно, что увеличение концентрации аргинина и лизина в листьях указы вает на наруш ение фосф атного обмена, а по выш ение содерж ания свободной аспа рагиновой кислоты — на ухудш ение азотного реж им а и старение растений [13]. Таким образом, полученные резуль таты дают возмож ность усоверш енство вать технологию вы ращ ивания расте ний в условиях микрогравитации за счет оптим изации водного реж и м а субстата и сбалансированности состава Таблица 1 Изменение аминокислотного состава листьев орхидных под влиянием длительного клиностатирования, м кг/100 мг сырого вещества Амино кислота Vanda tricolor Paphiopedilum insigne Bulbophyllum falcatum Angraecum eburneum контроль клиностат контроль клиностат контроль клиностат контроль клиностат Аспараги новая 1,2 14,0 7,0 16,7 3,7 32,2 2,7 24,5 Треонин 0,5 4,2 - 2,2 1,7 13,2 0,7 2,2 Серии 5,2 3,5 9,0 3,7 22,5 20,2 11,5 5,2 Глутами новая 4,7 15,7 18,2 62,0 12,2 50,0 1,2 18,2 Пролин - - 0,2 20,7 - - - - Аланин 6,7 2,0 - - 8,0 2,5 3,2 0,5 Глицин 4,2 1,2 2,0 0,5 9,0 4,5 13,5 2,8 Цистеин - - 9,0 3,7 - - - - Валин 2,0 0,2 1,0 0,2 - - 1,0 0,2 Изолейцин 1,5 3,5 - 1,5 0,7 2,7 - - Лейцин 7,2 2,7 3,5 - 1,5 1,0 2,2 0,7 Гистидин 9,2 4,5 2,2 1,2 7,2 3,7 5,2 2,0 Лизин 1,5 13,2 0,7 6,7 6,7 21,2 1,6 14,7 Аргинин 0,2 7,2 4,5 19,0 4,5 24,0 1,2 11,5 Всего 44,1 98,4 57,3 138,1 77,7 175,2 44,0 82,5 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 51 г 'Ч Т.М. Черевченко, Н.В. Заименко питательной среды. Для этого необходи мо повысить влагоемкость волокнистого субстрата и улучшить его ф изико-хим и ческие параметры посредством исполь зования синтетических волокон, обра ботанных 0,02 — 0,03%-м раствором щ аве левой кислоты, что позволит значительно увеличить их абсорбционную способ ность. Кроме того, целесообразно повы сить концентрацию азота, ф осф ора и кальция в составе капсулированны х удобрений для предотвращ ения ф и зи о логических нарушений, вы званны х н е достатком этих элементов. Возможно такж е экзогенное внесение в субстрат растворов аминокислот 0,001 — 0,005%-й концентрации для искусственного сба лансирования аминокислотного состава растений для компенсации отрицатель ного воздействия стресс-ф акторов на биосинтез аминокислот, регулирующ их рост и развитие орхидных в услових микрогравитации. Дальнейш ее усоверш енствование тех нологии культивирования растений в условиях невесомости невозмож но без определения порогов чувствительности орхидных к воздействию замкнутого пространства в соответствии с их м ор фологическими особенностями. Как по казали наш и исследования, одним из подходов к моделированию ограничен ного пространства космических аппара тов является выращ ивание растений в герметичных камерах. П оэтому основ ное внимание мы сосредоточили на оп ределении биохимических изм енений у орхидных после б-месячного пребы ва ния в герметичной камере при низком уровне освещ ения (400 лк) как одним из наиболее лимитирующ их ф акторов в условиях космического полета. Для оценки функционального состо яния растений были отобраны три наи более интегральных параметра: содер ж ание фотосинтетических пигментов и углеводов, активность окислительно восстановительных ферментов. П рове денные нами исследования показали, что содерж ание пигментов в листьях опытных и контрольных растений су щ ественно отличается. У орхидных пос ле б-месячного пребы вания в гермо объеме наблюдалось увеличение в 1,1 — 4,4 раза количества хлороф иллов в листьях. Доказано, что растения V anda hyb- rida и Doritis pulcherrim a относятся к фотолабильному типу, поскольку прак тически одинаковое количество хлоро филлов в листьях опытного и контроль ного вариантов свидетельстует об ог ромной потенциальной возмож ности их оптического аппарата. Все опытные ви ды отличались высокой активностью цитохромоксидазы, a V anda hybrida и Doritis pulcherrim a — такж е и полифе- нолоксидазы . М ож но предполож ить, что за синтез зеленых пигментов в листьях этих видов в условиях гермо объема отвечают ферменты, содерж а щие медь, в частности полифенолокси- даза, которые, включаясь в процессы дыхания, поддерживаю т на определен ном уровне синтез хлорофилла во вре мя стрессовой ситуации. Роль цитохром оксидазы — фермента, содержащего ж е лезо — в синтезе зеленых пигментов заклю чается в участии в образованиим различны х предш ественников хлоро филла, являю щ ихся такж е и компонен тами ф ерментны х систем, участвующ их в формировании хлорофилл-белкового комплекса. Условия гермообъема влия ли определенным образом и на содер ж ан и е лабильны х углеводов как в листьях, так и в туберидиях. Наблюда лось резкое сниж ение количества саха ров в вегетативных органах всех опыт ных видов и незначительное повы ш е 52 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 В оздей ст ви е им ит ированной м и крогравит аци и ние уровня крахмала в листьях ванды и доритиса. Это, очевидно, мож но объяс нить изменениями в активности процес сов ф отофосфорилирования, которые наблюдаются на ф оне низкого уровня освещ енности. Сравнительный анализ прироста био массы опытных видов орхидных в усло виях гермообъема и контроля показал, что длительное пребы вание растений в герметичной камере отрицательно ска зывалось на ростовых процессах. Так, прирост биомассы Cattleya hybrida и O ncidium sphacelatum в опыте ум ень шился по сравнению с контролем соот ветственно на 157 и 238%. Для V anda hybrida и Doritis pulcherrim a эти пока затели соответственно составляли 6,3 и 6,9%. Полученные результаты свиде тельствуют о сущ ественном влиянии микроклимата герметичной камеры на ф изи олого-би охим и ческие процессы орхидных и позволяю т наметить пути повыш ения адаптационной способности растений. В последующ их исследовани ях необходимо подобрать такой уровень освещ енности в герметичной камере, который позволил бы создать оптималь ные условия для роста и развития ор хидных различного экоморфотипа. В свою очередь, дополнительное введение меди в питательную среду будет способ ствовать повыш ению адаптации расте ний к недостаточному освещ ению. Для разграничения влияния невесо мости и микроклимата гермообъема на рост и развитие растений был проведен сравнительный анализ их биохимичес кого состава после 24-месячного пребы вания в условиях герметичной камеры и 12-месячного клиностатирования. Впервые определены пороги чувстви тельности орхидных к воздействию мик роклимата гермообъема и длительного Таблица 2 Содержание элементов минерального питания в разных органах орхидных после Вид Орган растения Макроэлементы, %; микроэлементы, мг/кг золы N Р К Са Mg Fe Mn Си Zn Контроль Doritis Лист 3,0 0,54 2,3 1,10 0,27 108,4 53,8 18,6 39,5 pulcherrima Корень 1,7 0,37 2,5 0,93 0,31 97,5 51,2 13,6 34,9 Angraecum Лист 3,6 0,49 2,6 2,60 0,16 143,6 49,3 14,3 49,1 eburneum Корень 2,9 0,26 2,0 0,76 0,25 132,1 45,1 11,2 41,2 Epidendrum Лист 3,4 0,69 4,2 0,99 0,23 84,3 92,3 21,3 33,7 radicans Корень 3,6 0,27 2,1 0,46 0,17 75,4 48,4 17,3 23,0 Герметичная камера Doritis Лист 3,8 0,42 4,9 0,87 0,21 93,9 68,7 14,3 32,7 pulcherrima Корень 2,4 0,31 3,0 0,82 0,19 75,6 62,2 10,8 25,4 Angraecum Лист 4,5 0,37 3,8 0,58 0,14 127,3 64,7 9,7 35,8 eburneum Корень 3,3 0,24 2,4 0,45 0,17 115,8 57,3 8,2 29,1 Epidendrum Лист 2,5 0,32 1,4 0,47 0,20 75,9 63,8 19,3 30,5 radicans Корень 2,8 0,20 1,9 0,39 0,15 68,3 39,5 15,1 20,9 H C P 0,05 0,1 0,03 0,2 0,07 0,02 19,8 7,5 0,92 1,4 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, № 4 53 Т.М. Черевченко, Н.В. Заименко клиностатирования в зависимости от их морфологических особенностей. П ока зано, что для моноподиальных видов по сравнению с симподиальными харак терно увеличение в тканях листьев и корней содерж ания азота, калия и м ар ганца, повыш ение концентрации хлоро филлов, сниж ение уровня свободных аминокислот (табл. 2). И ная зависимость наблю дается у растений в условиях 12-месячного кли ностатирования. Так, при длительной имитированной микрогравитации повы ш ается количество свободных ам ино кислот, уменьш ается содерж ание ф ос фора, калия и кальция в тканях орхид ных. П ри этом данная закономерность наблюдается у растений независимо от особен ностей их м орф ологического строения. Для создания биологических систем ж изнеобеспечения человека при дли тельном пребы вании в космическом по лете необходим о было исследовать структурно-функциональную организа цию замкнутой экосистемы и провести детальны й анализ взаим одействия внеш ней среды со всеми ее ф орм ирую щ ими звеньями, а именно: заменителем почвы, удобрениями и растениями. П о лученные результаты свидетельствуют о наличии двух возмож ны х причин, вы зываю щ их угнетение роста и развития растений в условиях невесомости: во- первых, н есоверш енство технологии культивирования различных видов и от сутствие оптимальны х зам ен ителей почвы; во-вторых, токсичное воздей ствие на растения микропримесей ат м осф еры космических аппаратов. П о этому в будущем мн планируем изучить общ ие закономерности ж изнедеятель ности высш их растений в искусственно созданных биогеоценозах при имити рованной микрогравитации для раскры тия механизмов самоконтроля и сам о регуляции растительных организмов в условиях невесомости. 1. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандо- бина Л.М. Большой практикум по физиоло гии растений. — М.: Высш. школа, 1975. — 440 с. 2. Кефели В.И. Природные ингибиторы роста и фитогормоны. — М.: Наука, 1976. — 247 с. 3. Муромцев М. С., Агнистикова В.Н. Гиб- береллины. — М.: Наука, 1984. — 125 с. 4. Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков / Под ред. В.П. Овчин никова. — М.: Мир, 1974. — 124 с. 5. Починок Х.Н. Методы биохимического анализа растений. — К.: Наук, думка, 1976. - 333 с. 6. Ринькис Г.Я., Ноллендорф В.В. Сбалан сированное питание растений макро- и микроэлементами. — Рига: Зинатне, 1982. — 174 с. 7. Ткачук Е.С. Физиология водопотреб- ления при оптимизации минерального пи тания растений. — К.: Наук, думка, 1986. — 167 с. 8. Черевченко Т.М., Заіменко Н.В. Косміч на наука і технологія. — 1998. — № 5, 6. — С. 141-147. 9. Черевченко Т.М., Майко Т.К., Богатырь B.Б., Косаковская И.В. Космическая наука и биотехнология. — К.: Наук, думка, 1986. — C. 41-54 10. Cherevchenko Т.М., Zaimenko N.V. Effect of microgravitation on physiological-biochemic processes in orchids of different ecotypes / / J. Gravitational Phisiol. — 1998. — 1. — P. 159— 160. 11. Cherevchenko T.M., Zaimenko N.V., Martynenko O.I. Effect of microgravity on biology of development and physiological bio chemical peculiarities of orchids with different morphoecotypes / / Proceeding of the First International Symposium on microgravity researces. — Sorrento (Italy), 2000. — P. 191 — 197. 12. Gahoonia T.S., Nielsen N.E. Root demo graphics and their efficiencies in sustainable 54 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, N° 4 Воздействие имитированной микрогравитации agriculture, grasslands and forest ecosystems. — Dordrecht—Boston—London: Kluwer Academic Publ., 1996. - P. 331-344. 13. Van Heerden P.D.R., De Villiers O.T. Evolution of proline accumulation as an indica tors of drought tolerance in spring wheat-cultivars / / Afr. J. Plant and Soil.— 1996. — 1. — P. 17— 2 1 . 14. Zaimenko N., Cherevchenko Т., Rusin G. Structural and functional aspects of artificial soil construction / / Remediation engineering of contaminated soils. — Marcel Dekker, New York—Basel, 2000. - P. 489-503. ВПЛИВ ІМІТОВАНОЇ МІКРОГРАВІТАЦІЇ НА ФІЗЮЛОГО-БІОХІМІЧНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В ОРХІДНИХ РІЗНОГО ЕКОМОРФОТИПУ Т.М. Черевченко, Н.В. Заіменко Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, Україна, м. Київ Показано, що тривале кліностатування нега тивно впливає на ростові процеси орхідних. Незначна стимуляція росту спостерігається після 30-добового вирощування в умовах імітованої мікрогравітації. Аналогічна залеж ність виявлена і при аналізі вмісту хлорофілів у листках рослин. В умовах кліностатування збільшується кількість вільних амінокислот, істотні зміни відбуваються в розподілі аси- мілятів в різних органах орхідних. Дослідже но біохімічний склад рослин різної морфо- структури в умовах герметичної камери. По казано зменшення рівня вільних амінокис лот в органах дослідних видів орхідних. INFLUENCE OF MICROGRAVITY ON PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL TRANSFORMATION OF ORCHIDS DIFFERENT MORPHOECOTYPES T.M. Cherevchenko, N. V. Zaimenko M.M. Grishko National Botanical Gardens, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine, Kyiv Negative influence of long-term clinostation on the orchids growth processes has been shown. The negligible growth simulation was observed after 30-day cultivation. The analogous dependnce was observed when chlorophyll's contains in leaves of orchids was analyzed. Clinostation causes increase of free amino acids number compared with the control. Macro- and microelements in the orchids vegetative organs also changed considerably. Bio chemical content of orchids with different mor phological structure was examined under the con ditions of hermetically sealed cabin. It was deter mined that photosynthetic pigment content in creased and free amino acids quantity decreased. ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2003, N° 4 55
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1070
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:48:33Z
publishDate	2003
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/95/51f4611b0d7519947e26de5f0f8f9295.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-10702020-01-05T13:20:55Z Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes Cherevchenko, T.M. Zaimenko, N.V. Negative influence of long-term clinostation on the orchids growth processes has been shown. The negligible growth simulation was observed after 30-day cultivation. The analogous dependnce was observed when chlorophyll's contains in leaves of orchids was analyzed. Clinostation causes increase of free amino acids number compared with the control. Macro- and microelements in the orchids vegetative organs also changed considerably. Biochemical content of orchids with different morphological structure was examined under the conditions of hermetically sealed cabin. It was determined that photosynthetic pigment content increased and free amino acids quantity decreased. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2003-12-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1070 10.5281/zenodo.3253093 Plant Introduction; Vol 20 (2003); 46-55 Інтродукція Рослин; Том 20 (2003); 46-55 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377859 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1070/1027 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Cherevchenko, T.M. Zaimenko, N.V. Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title	Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title_full	Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title_fullStr	Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title_full_unstemmed	Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title_short	Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
title_sort	influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1070
work_keys_str_mv	AT cherevchenkotm influenceofmicrogravityonphysiologicalandbiochemicaltransformationoforchidsdifferentmorphoecotypes AT zaimenkonv influenceofmicrogravityonphysiologicalandbiochemicaltransformationoforchidsdifferentmorphoecotypes

Influence of microgravity on physiological and biochemical transformation of orchids different morphoecotypes

Репозитарії

Схожі ресурси