Фітогормони у регуляції вегетативної та репродуктивної фаз розвитку спорофітів вищих судинних спорових рослин.

Abstract

Досліджено характер акумуляції та локалізації гіберелінів і абсцизової кислоти (АБК) у представників вищих судинних спорових рослин на різних фазах розвитку спорофітів та за різних умов існування. У багаторічної наземної рослини Equisetum arvense L., зібраної на лісових галявинах Київської області, вивчено фітогормональний баланс репродуктивного та вегетативного пагонів. У різноспорової однорічної папороті гідрофіту Salvinia natans L., зібраної у штучних водоймах Деснянського району м. Києва, проаналізовано гормони у плаваючих та занурених ваях. Уперше методом високоефективної рідинної хроматографії мас спектрометрії та біотестовими дослідженнями в органах спорофітів хвоща польового та сальвінії плаваючої ідентифіковані вільні та кон’юговані форми гібереліноподібних речовин (ГПР) – ГК3, ГК4 і ГК7, та АБК у вільному і кон’югованому стані. Встановлено, що домінуючими в органах обох досліджених видів були вільні форми гіберелінів та АБК. Високий вміст ендогенної АБК у стробілах на завершальній стадії репродуктивного розвитку спорофіту хвоща польового та у скупченнях спорокарпіїв у водної папороті сальвінії плаваючої відповідав початку процесу старіння рослин. Домінування кон’югованих форм гіберелінів у стробілах зі спорами у хвоща польового та спорокарпіях у сальвінії плаваючої спостерігалося при завершенні процесів дозрівання. Виявлені зміни у характері акумуляції та локалізації АБК і ГПР вказують на участь гормонів у регуляції процесів переходу досліджених спорових рослин до репродуктивної фази розвитку, пов’язаної з формуванням і дозріванням спор. Особливості локалізації гіберелінів та АБК свідчать про те, що занурені ваї сальвінії плаваючої є донором цих гормонів для плаваючих вай. Отримані результати опосередковано засвідчили, що сайтом синтезу гіберелінів на всіх досліджених фенологічних фазах розвитку у хвоща польового є надземні органи, тоді як місцем продукування АБК у репродуктивній фазі є кореневище, а у вегетативній – надземні органи. Водна папороть сальвінія плаваюча, на відміну від хвоща польового, характеризувалася дещо вищим вмістом ендогенних гіберелінів і АБК, що може бути одним із чинників забезпечення успішності існування папороті на межі повітряного і водного середовищ. Отримані результати вказують на взаємозв’язок між окремими компонентами гормонального комплексу у спорових рослин, а динаміка накопичення й характер локалізації гіберелінів і АБК в органах спорофітів засвідчили участь гормонів у регуляції вегетативної і репродуктивної фаз розвитку хвоща польового та сальвінії плаваючої.

The pattern of gibberellins and abscisic acid (ABA) accumulation and localization in higher vascular оcryptogams during different development stages of sporophytes and under different existence condi tions have been studied. Perennial terrestrial plant Equisetum arvense L., collected from clearings in woods of the Kyiv region, was used to investigate the phytohormonal balance of reproductive and vegetative shoots. Floating and submerged frond hormones were analyzed in a heterosporic annual fern hydrophyte, Salvinia natans (L.), collected from artificial ponds of the Desnyansky district in Kyiv. Using the high-performance liquid chromatography mass spectrometry techniques and bioas says, free and conjugated gibberellins-like substances GLS – GA3, GA4 and GA7, and ABA in a free and conjugated state were for the first time identified in organs of field horsetail and floating moss. Free gibberellins and ABA were found to be dominating in organs of the both species. A high en dogenous ABA content in strobiles during the final stage of reproductive development of field horsetail sporophyte and in sporocarp accumulations in water fern of floating moss corresponded to the beginning of plant ageing. Dominance of conjugated gibberellins in strobiles with spores in field horsetail and in sporocarps of floating moss occurred during ripening completion. Changes found in the ABA and GLS accumulation and localization patterns indirectly indicated that hormones are in volved the regulation of studied cryptogam transition to a reproductive development associated with spore formation and ripening. Specific features of gibberellins and ABA localization may testify that submerged fronds of floating moss are donors of these hormones for floating fronds. Obtained data indirectly indicate that in field horsetail during all phenological phases of development gibberellins are synthesized in over-ground organs while during reproductive phase the site of ABA production is rhizome, and during vegetative phase – over-ground organs are. In contrast to field horsetail water fern floating moss was characterized by somewhat higher content of endogenous gibberellins and ABA that might be one of the reasons that ensure a successful existence of the fern on the border be tween air and water environment. Obtained data are indicative of interconnection between individual components of the hormone complex in cryptogams while accumulation dynamics and patterns of gibberellins and ABA localization in sporophyte organs confirm the hormone involvement in the regulation of the reproductive and vegetative phases of field horsetail and floating moss develop men

Исследован характер аккумуляции и локализации гиббереллинов и абсцизовой кислоты (АБК) у представителей высших сосудистых споровых растений на разных фазах развития спорофитов и в разных условиях существования. У многолетнего наземного растения Equisetum arvense L., собранного на лесных полянах Киевской области, изучен фитогормо нальный баланс репродуктивного и вегетативног папоротника гидрофита Salvinia natans L., собранного в искусственных водоемах Деснянско го района г. Киева, проанализированы гормоны в плавающих и погруженных ваях. Впервые методом высокоэффективной жидкостной хроматографии масс-спектрометрии и биотесто выми исследованиями в органах спорофитов хвоща полевого и сальвинии плавающей иден тифицированы свободные и конъюгированные формы гиббереллиноподобных веществ (ГПВ) – ГК3, ГК4 и ГК7, и АБК в свободном и конъюгированном состоянии. Установлено, что доми нирующими в органах обоих исследованных видов были свободные формы гиббереллинов и АБК. Высокое содержание эндогенной АБК в стробилах на завершающей стадии репродук тивного развития спорофита хвоща полевого и в скоплениях спорокарпиев у водного папо ротника сальвинии плавающей соответствовало началу процесса старения растений. Доми нирование конъюгированных форм гиббереллинов в стробилах со спорами у хвоща полевого и спорокарпиях у сальвинии плавающей наблюдалось при завершении процессов созревания. Выявленные изменения в характере аккумуляции и локализации АБК и ГПВ косвенно указы вают на участие гормонов в регуляции процессов перехода исследованных споровых расте ний к репродуктивной фазе развития, связанной с формированием и созреванием спор. Осо бенности локализации гиббереллинов и АБК указывают на то, что погруженные ваи сальви нии плавающей является донором этих гормонов для плавающих вай. Полученные результа ты показали, что сайтом синтеза гиббереллинов на всех исследованных фенологических фа зах развития у хвоща полевого являются надземные органы, тогда как местом продуцирова ния АБК в репродуктивной фазе служит корневище, а в вегетативной – надземные органы. Водный папоротник сальвиния плавающая, в отличие от хвоща полевого, характеризовалась более высоким содержанием эндогенных гиббереллинов и АБК, что может быть одним из факторов обеспечения успешности существования папоротника на границе воздушной и вод ной сред. Полученные результаты указывают на взаимосвязь между отдельными компонен тами гормонального комплекса у споровых растений, а динамика накопления и характер ло кализации гиббереллинов и АБК в органах спорофитов свидетельствует об участии гормонов в регуляции вегетативной и репродуктивной фаз развития хвоща полевого и сальвинии пла вающей.