Фітогормони в органах спорофіту Dryopteris filix-mas (L.) Schott. в онтогенезі.

Abstract

Методом високоефективної рідинної хроматографії-мас-спектрометрії (ВЕРХ-МС) ідентифіковано комплекс ендогенних фітогормонів та проаналізовано характер акумуляції вільної і кон’югованої форм індоліл-3-оцтової (ІОК), абсцизової (АБК) та гіберелової (ГК3) кислот в органах спорофіту лептоспорангіатної папороті Dryopteris filix-mas (L.) Schott. на різних фазах розвитку. Встановлено, що під час весняної вегетації на етапі інтенсивного росту центром локалізації кон’югованої ІОК було кореневище спорофіту, тоді як у ваях домінувала активна форма АБК. Під час розвитку сорусів, дозрівання спор та їх висипання кількість вільної ІОК та АБК у ваях збільшувалася. На етапі завершення вегетації вміст ІОК та АБК досягав максимуму з переважанням кон’югованої ІОК у ваях та кореневищі, а вільної АБК – у ваях. Максимальний вміст вільної ГК3 зафіксовано у ваях у фазі активних метаболічних процесів, тоді як при переході спорофіту до стану спокою у фазі осінньої вегетації максимальний вміст кон’югованої форми гормону був у кореневищах. Отримані результати свідчать, що у підтриманні ауксинового гомеостазу при переході від інтенсивного росту до формування та дозрівання спор у сорусах і на етапі завершення вегетації задіяні механізми кон’югації, а у період масового висипання зрілих спор метаболічні стратегії біосинтезу/катаболізму. Характер накопичення АБК опосередковано вказує на причетність гормону до активації захисних адаптаційних процесів в осінній період вегетації. Динаміка й локалізація ГК3 свідчить про її участь в регуляції процесів розвитку та дозрівання спор. Закономірності кількісних і якісних змін виявили подібність у функціях головних класів фітогормонів папороті D. filix-mas та вищих квіткових рослин.

The complex of endogenous phytohormones was identified by high performance liquid chromato g raphy in combination with mass spectrometry (HPLC-MS) and the character of the accumulation of free and conjugated forms of indole-3-acetic (IAA), abscisic (ABA) and gibberellic (GA3) acids in the organs of leptosporangiate fern Dryopteris filix-mas (L.) Schott. on various phenological phases of sporophyte development was studied. It was shown that during the spring vegetative period at the stage of intensive growth, the center of localization of conjugated IAA is rhizome, while the active form of ABA dominates in the fronds. During the sori formation and development, ripening of spores and their rash, the number of free IAA and ABA in fronds increases. At the stage of veget a tion termination, the content of IAA and ABA reaches a maximum with the predominance of conju gated IAA in the fronds and rhizome, and the free ABA in the fronds. The maximum content of free GA3 is fixed in fronds in the phase of active metabolic processes, whereas during the transition of sporophyte to dormancy in the phase of autumn vegetation, the maximum content of the conjugated form of the hormone was in the rhizomes. The obtained results revealed that during the transition from intensive growth to the formation and maturation of spores and at the stage of vegetation ter mination, the mechanisms of conjugation are involved in the support of auxin homeostasis, while metabolic strategies of biosynthesis/catabolism – during the mass ripening of mature spores. The na ture of the accumulation of ABA indirectly confirmed the involvement of the hormone in activation of protective adaptive processes during the autumn vegetation period. Dynamics and localization of GA3 indicates the involvement of the hormone in the regulation of the development and maturation of spores. The regularities of quantitative and qualitative changes revealed the similarity in the fun c tions of the main classes of phytohormones of the fern D. filix-mas and higher flowering plants.

Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС) идентифицирован комплекс эндогенных фитогормонов и проанализирован характер аккумуляции свободной и конъюгированной форм индолил-3-уксусной (ИУК), абсцизовой (АБК) и гиббереллиновой (ГК3) кислот в органах спорофита лептоспорангиатного папоротника Dryopteris filix-mas (L.) Schott. на различных фенологических фазах развития. Установлено, что во время весенней вегетации на этапе интенсивного роста центром локализации конъюгированной ИУК является корневище спорофита, тогда как активная форма АБК доминирует в ваях. В период формирования и развития сорусов, созревания спор и их высыпания количество свободных ИУК и АБК в ваях увеличивается. На этапе завершения вегетации содержание ИУК и АБК достигает максимума с преобладанием конъюгированной ИУК в ваях и корневище, а свободной АБК – в ваях. Максимальное содержание свободной ГК3 зафиксировано в ваях в фазе активных метаболических процессов, тогда как при переходе спорофита в состояние покоя в фазе осенней вегетации максимальное содержание конъюгированной формы гормона было в rорневищах. Полученные результаты свидетельствуют, что при переходе от интенсивного роста к формированию и созреванию спор в сорусах и на этапе завершения вегетации в поддержании ауксинового гомеостаза задействованы механизмы конъюгации, а в период массового высыпания зрелых спор – метаболические стратегии биосинтеза/катаболизма. Характер накопления АБК указывает на причастность гормона к активации защитных адаптационных процессов в осенний период вегетации. Динамика и локализация ГК3 указывает на ее участие в регуляции процессов развития и созревания спор. Закономерности количественных и качественных изменений выявили сходство в функциях основных классов фитогормонов папоротника D. filix-mas и высших покрытосеменных растений.