Гаметициды та їх застосування в селекции

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНІНА АКАДЕМІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ НАУК імені У. І. ЛЕНИНА Всесоюзный НДІ інформації та техникоекономічних досліджень з сільському хозяйству.

Оглядова інформація М. А, ФЕДИН, Т. А. КУЗНЕЦОВА ГАМЕТОЦИДЫ ТА ЇХНІ ЗАСТОСУВАННЯ У СЕЛЕКЦИИ.

[pic].

Москва — 1977.

УДК е3.1.5В7ЛЗ.

" Гаметоциды — хімічні сполуки, застосування .що у певні етапи розвитку рослин призводить до загибелі чоловічого гаметофи-та внаслідок порушенні метаболічних процесів під час формування пилкових зерен. Дія гаметоцидов на физиолого-биохимиче-ские процеси у клітині аналогічно стерилизующей цитоплазмі при переміщенні у ній ядра, що викликає чоловічу стерильність. Дослідження, проведені у деяких країнах, зокрема та СРСР, дозволили виявити ряд хімічних сполук, які індукують чоловічу стерильність у ярої й озимого пшениці, жита і інших культур. Використання гаметоцидов дозволяє організувати Промислове. виробництво гібридних насіння зернових і інших культур. Проте отримані гаметоциды викликають ряд побічних небажаних явищ: значне ингибирование зростання, затримку «у проходженні .фенологических фаз і буд «р. Тому необхідний подальший пошуку нових хімічних сполук, які мають гаметоцид-ной активностью.

© ВИИИТЭИСХ, 1977 г.

|Зростання народонаселення планети, необхідність підвищення темпів виробництва продуктів сільського господарства визначають пошуку нових напрямів в селекції сортів і гібридів — основних засобів сільськогосподарського виробництва. Останнім часом широкі дослідження гетерозису пшениці, жита, ячменю, соняшнику, цукрових буряків, бавовнику, низки овочевих, баштанних, квіткових, декоративних культур і кормових трав показали, що гібриди першого покоління цих рослин забезпечують прибавку врожаю на 20—25% і більше проти районированными сортами [1,7, 35, 36].

Практичне використання гетерозисного ефекту можливе лише за умови добре налагодженого виробництва гібридні насіння значному обсязі. У низки культур, які мають високим коефіцієнтом розмноження насіння і низької посівної нормою (кукурудза, томати та інших.), виробництво гібридних насіння може бути організований при ручний кастрації материнських рослин з наступним вільним чи примусовим запиленням. Проте більшості возделываемых рослин його незастосовуваний, оскільки видатки праці, необхідних отримання гібридних насіння першого покоління, не окупаються додатково одержуваної продукцией.

Нині у результаті застосування явища цитоплазматической чоловічої стерильності (ЦМС) отримані гібриди першого покоління пшениці, сорго, кукурудзи, цукрових буряків, томатів, цибулі, солодкого перцю й налагоджено масове виробництво гібридних насіння. Близькі завершення дослідження з створенню гібридів жита й соняшнику [35]. Поруч із при селекції з томатами намагаються використати форми з функціональної чоловічої стерильністю [36]. «Створення чоловічих стерильних ліній, відбір ліній — закріплювачів стерильності і форм, відновлюють фер-тильность, значно ускладнили ведення селекції я насінництва. Тим більше що основною вадою використання системи «ЦМС — відновлення фертильноста» і при отриманні нових гібридних комбінацій схрещувань є стала необхідність створення стерильних аналогів і аналогів «— відновлювачів фертильності нових високопродуктивних сортів і самоопыленных ліній. Порівняно нещодавно для індукції чоловічої стерильності на рослини в певні фази розвитку впливали різними фізичними чинниками (скорочений світловий день, високі і низькі температури та інших.) [2, 48, 97, 130]. Попри отримані позитивні результати» через відсутність технічних засобів масової виробництва гібридних насіння ці прийоми були впроваджено у практику. •Певні успіхи у розробці методів чоловічої стерильності рослин досягнуто з допомогою низки хімічних сполук — розчинів солей феноксиуксусной кислоти, гидразида малеиновой кислоти (ГМ1К), этрела, индолилуксусной кислоти (ІУК), нафтнлуксусной кислоти (НУК), гиббереллина (ГКз) та інших, названих гаметоцидами. Цей термін — похідне від двох слів: гамета — грецькою статева клітина, цидо — латиною вбивати. У зараз у деяких країнах Європи та США проводять дослідження з виявлення хімічних сполук, які мають гаметоцядной активністю до чоловічому гамето-фиту рослин, і розробляють методи їхнього застосування для виробництва гібридних насіння різних сільськогосподарських культур. Використання методів хімічної індукції чоловічої стерильності у зернових, технічних, овочевих і кормових культур дозволить отримати насіння гібридів першого покоління, залучаючи в селекційний процес найбільш скоєні сорти без створення їх стерильних аналогів і ліній, котрі несуть гени відновлення фертильності. Подолання труднощів, що перешкоджають ефективного використання гаметоцидов, значною мірою залежить від визначення суті процесу стерилізації, основу якої лежать конкретні фізіолого-біохімічні зміни у тихорєцькому метаболізмі спорогенеза, викликають анормальности в розвитку пыльцевого зерна із наступною його абортивностью. У зв’язку з практичними запитами фізіологія розвитку пилку все-таки привертає особливу увагу. ЦИТОЛОГІЧНІ, ЦИТОХИМИЧЕСКИЕ І ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ФОРМУВАННЯ ЧОЛОВІЧОГО ГАМЕТОФИТА Чоловічий гаметофит покрытосеменных рослин — мікроскопічна структура, створювана на тлі ранніх стадій розвитку оточена тканинами пильовика і безпосередньо контактує з клітинами тапетума, метаболізм яких тісно пов’язаний із розвитком пыльцевьгх зерен, особливо у критичні періоди перетворення материнських клітин пилку в гап-лоидные микроспоры. Оскільки найбільша ефективність дії гаметоцидов в період формування тетрад і пов’язана з биохимизмом їх розвитку, виникає потреба у детальної інформації про ранніх фазах розвитку пыльцевого збіжжя у материнської клітині пилку. З допомогою електронної мікроскопії встановлено, щодо мейоза материнські клітини пилку в пыльниках пов’язані між собою й клітинами тапетума цитоплазматлческими містками (плазмодесмами) [5, 59]. Перед стадією лептотены профазы 1 починаються преосвітні процеси в оболонках і мембранах микроспороцитов, які швидко обволікаються шаром каллозы, що є (3−1,3-свя-занный полімер глюкози [130]. Це з'єднання локалізується між оболонками материнської клітини пилку і клітинної мембраною. Із початком стадії лептотены плазмодесмы, що з'єднують клітини тапетума і микроспороцитов, зникають. Шар каллозы продовжує погустішати, однак певні райони оболонок микроспороцитов не покриваються каллозой, тут сусідні материнські клітини пилку контактують друг з, іншому з допомогою широких цитоплазматичесиих перетяжек, названих цитомиксическими каналами [28]. Більшість видів рослин все микроспороциты мейотической профазы взаємопов'язані. Така цитоплазматическая спільність — важливий чинник підтримки тісній синхронності мейотических стадій. Цитомиксические канали починають зникати до кінця мейотической профазы I, а телофазе I їх кількість мало, до початку ж профазы II материнські клітини пилку повністю ізолюються друг від друга каллозными оболонками. Після мейоза каллоза утворює між чотирма гаплоидными спорами тонку прошарок (стадія тетрад), й кожна спору стає повністю ізольованій з інших. Припускають, що у формування каллозных оболонок він втягнутий апарат Гольджи [137]. Процес формування оболонки пыльцевого зерна починається невдовзі після завершення мейоза і протікає між клітинної мембраною я каллозной оболонкою у кожному суперечці тетрады. Первинним матеріалом для побудови оболонки є примэкзина. Після розвитку прдмэкзины синтезується попередник зрілої экзины, морфологія якого. залежить з його хімічного складу. За властивостями це хімічна речовина подібно з протоспоруллином. На цьому етапі кал-лозная оболонка зникає, суперечки швидко збільшуються у розмірі (в 3—5 раз) і інтенсивно синтезують спорополле-нин [70, 71]. Після звільнення з тетрад в микроспорах формується интина, яка містить микрофибряллы целлюло-5 зы, що утворюють матрикс з пектиновым матеріалом, ге-мицеллюлозой і незначним кількістю білка. До повного дозрівання пыльцевое зерно покривається різними похідними распадающегося тапетума — каротиноидами, липидами, білками, і іншими сполуками [130]. При подальших фазах розвитку пилку ефективність дії га-метоцидов знижується [47, 65, 75, 80, 102].

Ранні етапи розвитку пилку тісно пов’язані з функціональної активністю тапетума. Цитохимические і ультраструктурні дослідження свідчать, що тапетум функціонує як джерело живильного матеріалу при розвитку пыльцевого зерна. У покрытосеменных встановлено дві основні типу тапетума: гландулярный, у якому клітини з розвитком пилкових зерен дегенерують до П9лного автолиза, і амебоидный [76]. У цьому клітини втрачають свою оболонку, і протопласт тапетума розподіляється між що розвиваються пыльцевыми зернами, створюючи тапетальный периплазмодий [61]. Мембрани такого тапетума можуть проникати у экзину пилку. Поживний матеріал транспортується з клітин та «петума (можливо, попередньо метабо-ли «аируется їм) до пыльцевым зернам. 62]. Взаємодія тапетума і та розвитку микроопор максимально проявляється при розчиненні каллозных оболонок микроспор. Зникнення каллозы супроводжується розвитком каллазной активності. Ензим локалізований в везикулах цитоплазми тапетума [130].

Дослідження (3−1,3-глюканазной активності у протягом мей-оза я розпаду тетрад показало, що активність энзима різко зростала, починаючи з II мейотдческого розподілу, досягала максимуму в фазу звільнення микроспор з тетрад і зберігалася потім протягом 48 год [82, 131]. Доказом взаємозв'язку між що розвиваються пыльцевыми зернами і тапетумом, і навіть підтвердженням кардинальної ролі тапетума освіти пилку служать роботи з ЦМС [59, Gl, 62, 76]. У зв’язку з тим, що «застосування гаметоцидов має своєю метою індукцію чоловічої стерильності рослин, для з’ясування гаданих механізмів дії речовин з гаметоцид- «іншої активністю необхідна порівняльна оцінка та аналіз морфологічних, цитологічних і физиолого-биохимиче-ских відмінностей фертильных рослин i ліній з ЦМС. Порівняльна анатомія і біохімія тканин пильовиків нормальних і стерильних рослин свідчать, що абортивность та розвитку пыльцевь"х зерен є наслідком включення чи вимикання більш як одного механізму, і навіть порушень регуляторних процесів різних рівнях 6 контролювання метаболічних шляхів [62, 94, 98, 111]. Відзначено, що з всіх вивчених ліній з ЦМС 90% рослин обла^-дали нормальним ходом микроспорогенеза до певної фази, де починалася абортивность пилку, і тільки в 10% рослин анормальность виявлялася ще до його стадії, зумовлюючої абортивность внаслідок попередніх порушень нормальних метаболічних циклів. Більшість видів (близько 70%) деградація микроспор припадала на період, починаючи з мейоза 1 і включаючи интерфазу микроспор [94].

Однією з причин їхнього, викликають ЦМС рослин, є функціональні порушення у метаболізмі тапетума. Ретельне вивчення цієї тканини у фертильных і стерильних ліній, і навіть у відновлювачів фертильності сорго показало, що з фертильных ліній після мейотической профазы I тапетум швидко зменшувався в радіальної протяжності [52]. У стерильних пыльниках радіально розширений тапетум обумовлює абортивность микроспор, і період його розростання посідає стадію вакуолизации микроспоры. Тапетум стерильних пильовиків протяжністю (в ширині) і морфології має ширшу шкалу мінливості, ніж в фертильных ліній. «Розміри ширини тапетума стерильних пильовиків пов’язують із дегенеративними процесами в микроспорах [62, 109, 111].

•При цитологічних дослідженнях клонів їжаки збірної з ЦМС був зазначено відхилень у розвитку пильовика протягом архиспориальной стадії і стадії материнської клітини пилку проти нормальними рослинами [94, 117]. Перші ознаки відмінностей у розвитку з’являлися у початкові фази мейоза, що полягала у руйнуванні деяких микроспороцитов, внаслідок чого виникала невелика кількість тетрад рослин з ЦМС. Одночасно у стерильних рослин спостерігалося швидше дегенерирова-ние тапетума, ніж в фертильных. При порівняльному дослідженні микроспорогенеза і розвитку пилку у фертильных і стерильних рослин льону встановлено, що стерильність пилку від цього рослини досягалася анормальним розростанням клітин тапетума, які повільно дегенерировали проти тапетумом фертильных рослин, які мають величина цієї тканини швидко зменшувалася, особливо — по стадії тетрад. Вочевидь, передчасне чи пізніше включення деградативньгх механізмів тапетума то, можливо причиною функціональної чоловічої стерильності. У різних видів рослин ці механізми мають специфічний характер, що необхідно враховувати під час доборі гаметоцидов, їх доз і термінів обробки. • Цитологічні дослідження пшениці показали, що у клітинному рівні ЦМС виявляється у зменшенні ж розмірів та числа органел, що характеризуються низькою фізіологічної активністю і досить швидким дегенерированием [59]. У фертильных пилкових зерен органели клітин обильны.

Різний рівень метаболической активності тапетума в нормальних і стерильних пыльниках і тривалість його функціонування контролюється цитологами реакцією Фёльгена. Ядра клітин тапетума нормальних пильовиків інтенсивно офарблюються до формування материнської микроспоры, після чого забарвлення прогресивно зменшується принаймні коллапсирования тапетума. У тканинах тапетума стерильних пильовиків забарвлення ядер відбуватиметься інтенсивно після формування тетрад навіть трохи знижується у розвитку микроспор [94]. Отже, функція тапетума тісно пов’язана з його певної роллю при абортивности микроспор. У нормальних пильовиків тапетум отримує необхідний поживний матеріал, поставлений рослиною, і перетворює його для цих микроспор, що підтверджено надходженням Фёль-генпозитивних речовин, у материнську микроспору під час мейоза [93]. Тапетум стерильних пильовиків має як низький рівень метаболической активності, про що свідчить як низька энзиматическая активність, так і журналістам зміну надходження Фёльген-положительного матеріалу в спорогенные клітини у критичні періоди їх формирования.

У процесі «хімічної індукції чоловічої стерильності може статися включення тієї ж механізмів, як і пр. и абортивности чоловічого гаметофита стерильних аналогів, де стерильність обумовлена ЦМС. Обробка рослин коріандру, вики і цибулі 0,01%-ным розчином ГМК викликала 100-відсоткову стерильність в усіх трьох рослин [60, 89, 90]. Після нанесення гаметоцида на рослини коріандру тапетум збільшувався існував до стадії вакуолизации микроспор. У контрольних рослин тапетум дегенерировал після мейоза. У цибулі Г1МК, включався до процесів формування пилку, сприяючи передчасному дегенерирова-нию спорогенной тканини і материнських клітин пилку. У коріандру хімічне індукування чоловічої стерильності виявлялося цитологически — розмір ядер не змінювався, а клітини тапетума значно удлинялись.

Припускають, що втручання різних чинників в метаболізм клітин тапетума спричиняє деградацію і «x вмісту й у першу чергу, дезокоирибозидов — основ- 8 ного синтетичного пулу ДйК, який буде необхідний розвитку материнської клітини пилку і микроспор. Порушення діяльності тапетума при снабжеаии поживним ^матеріалом спорогенной тканини, викликане різними причинами, обумовлює початок процесів деградації материнської клітини пилку [134, 137]. Цитологічні дослідження пильовиків рослин з аук-син-индуцированной стерильністю, вирощених при тривалому висвітленні, показали, що хімічні і обов’язкові фізичні чинники можуть сприяти передчасному дегенеруванням тапетума з наступним зниженням нормального пересування живильного матеріалу до спорогенной тканини. У процесі розвитку пилку у перших (ранніх) етапах микроспорогенеза тканини тапетума розростаються і тільки після формування микроспор в материнської клітині пилку дегенерують. При гормональної індукції чоловічої стерильності гиббереллином (ГКз) й за умов тривалого природного освітлення •відзначено зворотна кореляція у взаємодії микроспор .і тапетума. Більшість микроспор стають великими, сильно вакуолизированньши, з ядром, притиснутим до клітинної .стінці. Клітини тапетума утворюють щільну оболонку навколо •порожнини пыльцевого мішка. Частина микроспор дегенерирует до вакуолизации, але більше їх кількість абортируется при цвітінні [94].

Аберація микроспорогенеза внаслідок продовженого дня, очевидно, пов’язані з раннім розпадом клітин тапетума. Такий то може бути досягнуть шляхом обробки ауксином, висока концентрація якої виявлено в тканинах рослин якщо фотопериоде [78]. Це підтверджує гіпотезу про який вплив фотопериода на підлогу шляхом регуляції метаболізму ауксинов в рослинних тканинах [84, 88].

Вважають також, що порушення функцій тапетума в харчуванні та розвитку микроспор перестав бути безпосередньою й єдиною причиною абортивности пилку [46, 107].

При порівняльних дослідженнях пилку та розвитку •пильовиків ліній пшениці з ЦМС і нормальних рослин встановлено, що деградативные процеси в пилкових зернах розпочинаються з незбалансованого надходження поживних речовин, у тапетум внаслідок порушень функціональної активності васкулярной системи тычиночных ниток [31, 32, 87]. Останні у стерильних рослин мали слабко диференційовані васкулярные тяжи (або були відсутні), тоді як в нормальних тичинок судинні елементи були добре диференційовані на.

9 ксилему і флоему. Бачимо зниження акумулювання крохмалю в тканинах тапетума і відсутність запасного крохмалю у стиглих микроспорах є наслідком редукції пересування розчинів (зокрема вуглеводів) в тичинки стерильних рослин [87]. Порушення структури васкулярных елементів при вплив речовин з гаметоцидной активністю то, можливо однією з аспектів їхні діяння, тим паче, що обробка гаметоци. д «а «ми, як правило, супроводжується зменшенням розмірів пильовиків і довжини тычиночных ниток [20, 59].

Передчасне деградирование тапетума «чи. триваліший існування интактных клітин тапетума в пыльниках з чоловічої стерильністю, індукованої хімічними препаратами, очевидно, є наслідком взаємозв'язку хімічно активних речовин з деградативными энзимами (невчасна їх індукція чи блокування) [56, 60, 74].

При дослідженні причин абортивности пилку встановлено підвищення активності кислих фосфатаз в тканинах нормальних пильовиків до стадії тетрад, після якого активність энзимтав різко знижувалася з наступним дегенерирова-нием тапетума [56]. У тканинах стерильних пильовиків активність ензимів була набагато нижча, і набряклий тапетум раздавливал микроспоры [82].

.Такий дисбаланс в энзиматической системі стерильних пильовиків був відзначений P. S. Izhar і R. Frankel [82] при порівняльному вивченні каллазной активності. У зв’язку з тим, що період розвитку каллазной активності чітко встановлено в часі та існує певна оптимум кислотності (р.Н 5), автори виміряли in vivo pH різних стадій микроспорогенеза. У фертильных пильовиків до пізньої стадії тетрад р. Н становить близько 7, потім знижувалася до 6, що супроводжувалися розчиненням каллозы. У пыльниках рослин ліній з ЦМС pH зазвичай чи низька — тоді энзиматический розпад каллозы материнської клітини пилку починається раніше нормальних термінів, чи висока — тоді спостерігається сильна активність энзима, починаючи з профазы 1 протягом усього мейоза, викликаючи цитологічні порушення. Передчасне підвищення каллазной активності то, можливо причиною негайного руйнації материнської клітини пилку. Гальмування энэиматической активності кал-лазы блокує розпад каллозной оболонки материнських клітин пилку, внаслідок микроспоры втрачають свої нормальні обриси і деградируют.

Ці дослідження дозволили виявити нові причини абортивности пилку і показали, що у основі індукції чоловічої 10 стерильності лежить дисбаланс в чітко скоординовані біохімічних реакціях і порушення у послідовності -«.нзиматических циклів. Зміна чіткого ритму энзиматической активності каллазы призводить до деградації та розвитку микроспор [2, 3, 4]. Експериментально встановлено, що період формування тетрад є найефективнішим до застосування препаратів з гаметоцидной активністю. .Можливе участь гаметоцидов у процесах, що обумовлюють гальмування чи. передчасне звільнення микроспор з материнської клітини пилку, мабуть, пов’язані з впливом сполук з гаметоцндными властивостями на рівні энзиматической активності каллазы. Своєчасно індукція та розвитку каллазной активності — критичний період у розвиток чоловічого гаметофита. Для успішних пошуків нових речовин, які мають гаметоцидной активністю, необхідно розташовувати достатньою інформацією про метаболізмі спорогенной тканини і тапетума, і навіть про взаємозв'язку вх обміну. Электронномікроскопічні спостереження показали, що з нормальної метаболической взаємозв'язку між клітинами тапетума і пыльцевыми зернами не спостерігається жодних аномалій [78]. За наявними даними важко визначити, тапетум чи спороциты є «ініціаторомпорушення взаємозв'язку. Однією з можливих шляхів з’ясування механізму індукції чоловічої стерильності є дослідження біохімічної активності тканин. При дослідженні пильовиків і экстр-актов листя пшениці встановлено, що чоловіча сте «рильность пилку супроводжується репрессией активності термінальних оксидаз. Рівень активності цитохромоксида-зы в тканинах фертильных рослин порівняно з стерильними значно вищий [18, 27]. Таке явище зазначено у тканинах рослин з генетичної чоловічої стерильністю [46]. Цитохромоксидаза — невід'ємний компонент мито-хондрий, тому низьку активність дихальних ензимів рослин з ЦМС можна пояснити дисбалансом митохондри-альных энзиматических систем [128]. Мітохондрії, виділені з стерильного матеріалу (паростки пшениці з ЦМС), характеризувалися вищої окислительной фосфорилазной активністю, ніж мито-хондрии з проростків із нормальною цитоплазмой [129]. Біохімічні дослідження та спостереження електронної мікроскопії підтвердили, що чоловіча стерильність міцно пов’язана зі зміною функціонального становища цих структур клітини {15, 16, 63]. Відновлення фертильності в линиях.

11 з ЦМ «З супроводжується одночасним усуненням відхилень у структурі цитоплазматических органел і різних порушень в метаболічних процесах [27, 46]. Отримано додаткові докази на підтвердження гіпотези, що у метаболізмі мітохондрій пов’язані із механізмами індукції чоловічої стерильності. Передбачається, що вмикання останніх викликає репресію синтезу білків внутрішньої мембрани мітохондрій [63, 114].

Однак було б помилкою вважати, що тільки функціональна активність мітохондрій є основою виникнення цитоплазматической чоловічої стерильності. Її індукція виходить з змін у широкому діапазоні біохімічних реакцій, зумовлюючих порушення у молекулярних компонентах різних клітинних структур і цитоплазми, що супроводжується появою білків з анормальной эн-зиматической активністю. У цих змін виникає дисбаланс в энзиматических системах або ж повне їх блокирование[8, 15, 20,82].

Для отримання ЦМС шляхом хімічної індукції у сільськогосподарських культур необхідно детальне вивчення метаболізму ДНК, РНОК й білків в стерильному і фертильном матеріалі з цитологічним і цитохимическим зіставленням отриманої інформації. Зміни у змісті ДНК, РНК і білка в пыльниках кукурудзи вивчали методами цитохимии і микроденситометрии [101]. У процесі спорогенеза розрізняли три піка інтенсивного синтезу нуклеїнових кислот. Перший пік відповідає премейотическому періоду і ранньої профазе, другий — посідає інтервал між пізнім мейозом і стадією тетрад, третій (найменший) — відповідає періоду, попередньому митозу микроспор. Протягом першого піка встановлено сама висока швидкість зростання спорогенной тканини і тапетума за чиєї активної синтезі молекулярних компонентів на обох тканинах. У другому піку активний синтез ДНК, PlHiK й білків ввозяться основному тканинах тапетума. Гальмування розвитку і паралельно синтезу цих молекулярних структури суперечках починається під час третього піка, при дегенерировании тапетума. Нині тапетум розглядають як джерело попередників нуклеїнових кислот для цих микроспор, які отримують матеріал для синтезу в формі розчинних попередників чи формі ДНК з низьким молекулярным вагою [111, 130].

Основна акумуляція PlHiK в спорогенной тканини надається протягом мейотической профазы, включаючи стадію па-хитены материнської клітини пилку. У тканинах тапетума накопичення РНК посідає той період (профаза—зи-12 готена—пахитена) [98]. Отже, відразу після синтезу ДНК на ранніх етапах спорогенеза до мітозу в микроспо-пах продукується РНК спорогенной тканини, причому 75% знадобиться на рибосомальную РНК — на форми 16S і 28S. Акумулювання форм p: PHiK 4S і 5S здійснюється інакше, ніж основних форм pPlHK, і пік їх аккумуляций зокрема у кінці интерфазы микроспор [112]. У пыльцевом зерні основний синтез PHiK, ДНК й білків відбувається більш пізньої стадії — після мітозу в микроспорах. .У цитоплазмі пыльцевого зерна синтез всіх форм РНК полиостью припиняється останні 48 год формування пилку [94]. Біосинтез нуклеїнових кислот і процеси, пов’язані зі своїми обміном, перетерплюють певні зміни щодо під впливом сполук з гаметощидными властивостями. Встановлено, що з фертильных суцвіть кукурудзи інтенсивний синтез ДНК складає ранніх етапах мик-роспорогенеза, але в міру завершення формування пилку настає гальмування синтетичних процесів [20]. При обробці рослин гаметоцидами (0,15%-ным розчином три-атаноламиновой солі ГМК чи 0,8%-ным розчином натриевой солі сф-дихлоризомасляной кислоти (FW-450), комбіновано 0,8%-ным розчином FW-450 і 0,1%-ным розчином гнббереллина) зміст ДНК всіх етапах формування пилку кілька збільшилося незалежно від застосовуваного гаметоцида. Це гальмуванням клітинного розтяги під впливом обробки гаметоцидами, в результаті чого зменшуються розміри клітин на спорогенной тканини і перерахунок на узяту навішення дає завищене зміст ДНК, не що з процесами акумуляції нуклеїнових кислот [34]. Комбінована обробка з гиббереллином (FW-450 + +гиббереллин) викликає якісних змін в молекулах ДНК, що зумовлює порушень митозов і деградацію ядра. Відзначено, що розчини ГМК і FW-450 по-різному впливають на інтенсивність біосинтезу РНК в чоловічих репродуктивних органах кукурудзи [26]. Паралельно було встановлено, що форми прояви стерильності (морфологиче-ские_йзменения) перебувають у залежність від застосовуваного речовини. Застосування ГМК на кукурудзі викликало гальмування освіти РНК, і гаметоцид виступав тут як інгібітор синтезу РН. К, зумовлюючи гальмування клітинного подовження. Морфологічно це виражалося у зменшенні розмірів суцвіть, відсутність вона найчастіше колосків на латеральних гілочках й у редукції листя. Споро-генные рядна або зовсім не формували пилку, або він була нежиттєздатна. Дія FW-450 при даної концен;

13 трации «не викликала значних змін — у синтезі ДНК і PiHK, процеси спорогенеза у кукурудзи протікали нормально [20, 26]. У фертильных рослин високий вміст PiHIK зазначено більш ранніх етапах формування пилку я подальший синтез РНК здійснювався більш активно [94, 98, 137]. Специфічність дії гаметоцида обумовлена різними факторам. и: близькістю його хімічних характеристик до аналогам синтетичних пулів клітини; можливістю энэиматического перетворення на клітинної системі в субстрат-подобный продукт ил;и в активний проміжний метаболіт певних энздматических систем; наявністю гормональних властивостей чи конформационного подоби з молекулами індукторів «чи репрессоров. Вплив препаратів з гаметоцидными властивостями пов’язані з физикохімічними характеристиками сполук (висока электрофильность, спроможність до хелатированию тощо. буд.), у яких можуть змінюватися р1Н клітини, і «іонна сила у критичні стадії розвитку спорогенной тканини [82]. Дослідження впливу этрела на мейотические процеси в спорогенной тканини пильовиків пшениці Triticum aestivum L. показали, що індукція чоловічої стерильності пов’язані з розпадом этрела в рослинних тканинах із етилену, молекули якого мають гормональними властивостями [47, 97]. Припускають, що етилен, як і з гормони, впливає функціональне стан мембран, змінюючи активність РНК полимеразы. Отже він може впливати до процесів транскрипції, особливо ділянок ДНК, відповідальних за синтез довгоживучих мРНК, транскрибирующихся до мейоза, але необхідні нормального течії мейотических процессов[58, 98]. «Через війну можливих порушень в синтезі різної форми PlHiK при включенні гаметоцида в метаболізм клітини неминуче виникають анормальности в синтезі білка. У нормально що розвивається спорогенной тканини й у микроспорах активний синтез білка посідає ранню мейотическую профазу, його активність кілька знижується в зиготене — пахитене і зовсім незначна під час формування тетрад [101]. Тапетум як тканину виявляє дуже дорогу метаболическую активність протягом усього періоду микроспо-рогенеза до повного автолиза, тому відводити тапе-туму лише секреторну роль — отже обмежити його різноманітні фізіологічні функції [108]. Відзначено, що пул ДНК тапетума недостатній, аби бути джерелом для цих микроспор [98]. Можливо, тапетум постачає микроспоры розчинними ДНК попередниками, 14 як це було показане з экзогенно доданим міченим ти-мидином, який швидко проникав у тканини тапетума і включався в ДНК микроспор [72]. Найбільш мабуть, що синтез РНК в тапетуме і микроспорах материнської клітини пилку незалежний. Але це виключає, що тапетум, особливо у ранній період формування микроспор, частково поставляє попередників РНК в спорогенную тканину [94]. У тапетуме достатньо великий рибосомальный пул, який, очевидно, повністю деградує разом із чи може поставляти попередників РНК останньому періоду синтезу РНК в та розвитку суперечках [101].

Роль тапетума в білковому синтезі можна пояснити з погляду синтезу специфічних ензимів, связаннь1х з мейозом чи іншими процесами в спорогенной тканини. Припустимо участь тапетума й у розподілі білкового резерву. Висока пропорція piPHK у його тканинах свідчить про «синтез білків de novo, частина, з которьгх відкладається, як запасні в микроспорак [28, 137]. Обробка гаметоцидными препаратами викликає репресію синтетичних процесів білка внаслідок втручання цих фізіологічно активних речовин у взаємозв'язок процесів ДНК— РНК—белок [13, 19,29, 30, 104, 120]. З’ясування сутності процесів індукції чоловічої стерильності лежить у цій області. Ефект ГМК на ростові процеси у вигляді дії інгібітору на обмін нуклеїнових кислот — експериментально встановлений факт [29]. Значний вплив надає ГМК на рибосомальную фракцію РНК шляхом змін — у процесах біосинтезу ДНК [19]. Можливо, що специфічність дії ГМК проявляється лише на рівні репресії синтезу биокаталитически активних білків саме того фракції, яка відповідальна за синтез і розпад ДНК. При вплив ГМК настає зменшення фосфорелированных багатих на лізин гистоновых фракцій, кількість що у активноделящихся клітинах при нормальних фізіологічних умовах значно вища. Така зміна у відсотковому співвідношенні гистоновых фракцій впливає на матричну активність ДНК, що зумовлює порушення мейотического циклу. Ймовірно, зміна співвідношення форм гистонов під впливом ГМК створює умови для атаки і розщеплення ДНК «азою доступних ділянок ДНК, про що свідчить вища активність цього энзима у рослин, опрацьованих ГМК [19].

ГМК як гаметоцид не виявляє високої селективності дії, оскільки паралельно впливає на мери-стематическую тканину, де стимулює процеси розпаду та ингибирует синтетичну активність клітин [29]. Очевидно,.

15 «цим пояснюються негативні ефекти, спостережувані при обприскуванні рослин розчинами ГМК: затримка у кар'єрному зростанні та розвитку, морфологічні аномалії тощо. буд. [20, 125].

Зміни у діяльності центрів, програмуючих природу синтезованих білків і регулюючих їх синтез, включення механізмів стерильності викликають складні зрушення в ферментативних системах. Низька активність різних энзиматшческих комплексів стерильних аналогів озимої пшениці і пригнічення активності окисно-відновних процесів, що у основі метаболізму, виявляються на ранніх етапах формування, та розвитку микроспор [6, 128]. Дезорганізація в энзиматических системах викликає дисбаланс в аминокислотном, вуглеводневій і нуклеиновом пулах.

Хлоровані похідні аляфатических карбонових кислот, застосовувані як гаметощидов, викликають накопичення в тканинах пильовиків великої кількості амінокислот (а-аланина, р-аланина, аспарагінової, глутаминовой, се-рина та інших.), одночасно різко знижується зміст про-лиаа [8, 26, 43].

При порівняльних дослідженнях чоловічої стерильності в різних видів рослин відзначені зміни у співвідношенні окремих амінокислот в аминокислотном пулі. Кількісний і якісний склад амінокислот обумовлені механізмами цитоплазматической регуляції і специфікою метаболізму рослини. Так було в стерильних пыльниках сорго проти фертильными встановлено анормальная акку^-муляция глицина і занижений вміст аспарагінової .кислоти, серина і аланина. М. W. Brooks, J. P. S. Brooks іL. Chien [52] вважають, що в разі специфічним ознакою, яке обумовлює чоловічу стерильність, є блокування глицина в синтезі пурину. В інших ліній сорго з ЦМС виявлено підвищений вміст трео-нина проти фертильными рослинами. Пиляки останніх включали більше аланина, глутаминовой кислоти і тирозина [43]. Мабуть, від типу стерильності і етапу, у якому виникають порушення у синтетичних процесах .клітини, залежить накопичення чи ингибирование освіти певних аминокислот.

.Порівняльні дослідження змісту амінокислот в різних рослин з на різні форми чоловічої стерильності (функціональної, цитоплазматической і засобів ядерної) показали, що у всіх випадках було високий вміст аспа-рагина «і низька — пролина проти фертильными рослинами [26, 43, 46]. Наступні експерименти подтвер;

дили, що пиляки стерильних аналогів ліній, отриманих з урахуванням цитоплазми Т. timopheevi, характеризувалисямістило велику кількість вільного аспарагина і низьким — пролина. Серед пов’язаних амінокислот зберігається той самий закономірність [118]. ^ Індукція чоловічої стерильності під час використання хімічних сполук, які мають гаметоцидной активністю «-(RMiK, FW-450 4- гиббереллин), супроводжувалася аналогічними змінами у аминокислотном пулі рослин кукурудзи: накопиченням великих кількостей aалани «на, аспарагінової •і глутаминовой кислот, серина у стерилізованих рослин з одночасним різким блокуванням синтезу пролина [26]. Частина аспарагінової кислоти піддавалася подальшому аминированию, що призводило освіті аміду, зміст якої в стерилізованих рослин, у окремих випадках досягало 2%, чи половини від суми всіх вільних амінокислот [8]. Відзначений багатьма авторами дефіцит пролина рослин з різним типом чоловічої стерильності передбачає гальмування синтезу білка шляхом включення механізмів чоловічої стерильності більш ранніх етапах белоксинтетической системи (при синтезі амінокислот), у результаті гальмуються процеси аминирования.

Повноцінне харчування протягом микроспорогенеза та розвитку пилку обумовлює нормальний розвиток генеративних клітин. Масове накопичення вільного пролина починалося після завершення мейоза, а фазі тетрад він було у помітних кількостях [8]. Ця амінокислота бере участь у ряді загальних реакцій метаболізму: активує подих рослинних тканин, регулює поглинання кисню, є донором NHz-групп при синтезі деяких амінокислот і стимулює синтез хлорофілу [8]. Про-лин належать до числу характерних амінокислот лужних ядерних белков-гистонов і протаминов, несучих генетичну функцію у підтримці певної структури ДНК [9]. Вплив цієї амінокислоти на активність геному пов’язані з критичними етапами у розвитку, коли незначні структурні зміни може мати вирішальне значення. Винятково високий вміст пролина в тканинах гаме-тофита обумовлює певну фізіологічну «навантаження», що він виконує на процесах формування пыльцы.

У пилок диплоидных сортів зміст пролина вдвічі вище, ніж у пилок триплоидных, мають знижену трертильность [8]. Ці дані свідчать, що пролин .посідає особливе місце серед інших амінокислот при форми-2—10 287 17 ровании пилку і, можливо, визначальний метаболитом нормальних фізіологічних процессов.

Пролин пилку, очевидно, втягується в ранні фундаментальні реакції гаметогенеза, та її дефіцит пыльниках може мати пряме ставлення до абортивности пилку. Зміст пролина починає .знижуватися на стадії мейоза і поступово стає прогресивним на період интерфазы микроспор, коли вже спостерігається дегенерація пыльцевого зерна. Дефіцит пролина — це слідство деяких недоліків у мейозе чи попередньої стадії микроспорогене-за [118]. Паралельно накопичення глутаминовой кислоти в стерильних пыльниках свідчить про гальмуванні процесів перетворення її в пролин, попередником яку вона є. Щодо високе зміст аспарагина в пыльниках рослин з чоловічої стерильністю також зумовлено метаболічними отклонениями.

Індукція чоловічої стерильності вносить свої корективи у биосинтетические процеси як генеративних органів, а й усього рослини. Загальне зміст амінокислот у насінні і вегетативних органах стерильних рослин пшениці вище, ніж фертильных, на 8%, що можна пояснити специфікою метаболической активності мітохондрій стерильних рослин [46, 63]. У нормально та розвитку рослин накопичення вільного пролина розпочинається після редукционного ділення клітин і здійснюється з допомогою припливу пролина з вегетативних органів [8].

Спостереження за змінами у динаміці розвитку організму, що відбуваються під впливом речовин з гаметоцидной активністю у взаємопов'язаної системі ДНК—iPHiK—белок—аминокислоты, показали, що швидко й у значною мірою змінюються активності энзиматических систем, потім виявляються відповідні реакції в обміні нуклеїнових кислот й білків і щодо з великим запізненням здійснюються процеси, що призводять зміну співвідношення вільних амінокислот, органічних кислот і амонію [98].

Розмаїття дії хлорованих алифатических кислот на рослинний організм припускає можливість індукування чоловічої стерильності шляхом блокування .різноманітних метаболічних путей.

Спроби зв’язати механізм вибіркової дії було зроблено щодо низки хлорованих похідних али-фатических карбонових кислот, які виявили гаметоцидные властивості. Однією з гаданих механізмів селективного дії ар-дихлоризомасляной (FW-450) і трихлоруксус «іншої (ТХУ) кислот вважають гальмування ферментативного сін- 18 теза пантотенової кислоти з пантоевой і (3-аланина [20]. Фізіологічна роль пантотенової кислоти пов’язана з тим, що вона є функціональної групою конденсирующего ферменту КоА. Хлоровані алифатические кислоти виступають антиметаболитами р-аланина, тому синтез цантотено-вой кислоти одна із чутливих метаболічних шляхів до цій групі сполук. Дія FW-450 визначається конкуренцією з 2,4-диокси-рметилмасляной кислотою за локус, специфічно активуючий фермент. Аналогічний ефект відзначений при дії 2, 3, 3-трихлормасляной до 2, 3- дихлормасляной кислот. Недолік рибозы (однієї з компонентів КоА) підвищує токсичність FW-450 і этрела. Дослідження гербицидного дії похідних алифати-ческих карбонових кислот показали, що ефект застосовуваних сполук обумовлений порушенням синтезу КоА. Через війну виникає дисбаланс у відсотковому співвідношенні низки амінокислот трикарбонового циклу. У цьому знижується кількість лимонної зростає зміст яблучною кислоти, відбувається інтенсивніший синтез р-аланина і аспарагінової кислоты.

Нині передчасно судити про певної специфічності дії конкретних гаметоцидов, про «місці первинного дії» сполуки. Можливо, механізм гаметоцидного дії визначається конкуренцією між речовиною, які мають гаметоцидньши властивостями, й певними природними метаболітами тканин генеративних органов.

З досліджень конкуренції між пантоте-натом і далапоном з’явилася можливість передбачити нові аналоги пантоата як хлорзамещенных алифатаче-ских кислот. Були синтезовано 4 сполуки, біологічна активність яких (у разі гербицидная) варіювала залежно від рівня хлорування і важливе місце [pic] становища хлору: (далапон); при кін центрации 0,005 М активність далапона становила 76%, при 0,05 М—99%. У сполуки активність за ті самі [pic] концентраціях становила відповідно 77 і 100%.

19 [pic] виявляли фитотоксический ефект: при концентрації 0,05 М він дорівнював 97 та дванадцяти%, при 0,05 М — відповідно 100 і 83%.

Отже, ступінь біологічну активність препарату немає прямо пропорційної залежність від концентрації речовини, що свідчить про суто фізіологічної активності сполуки, що з особливостями метаболізму растения.

У дослідженнях по биохимизму дії низки гербіцидів встановлено значний вплив їх у трансформацію енергія у клітині, підвищення інтенсивності окисних процесів і пригнічення фосфорелирования в мітохондріях [10, 14, 21, 23]. Порушення пов’язаності окислення і фосфорелирования — результат гноблення активності численних ферментів циклу Кребса і дихальної ланцюга мито-хондрий. Отримано додаткові інформацію про гербіцидах, які мають це й гаметоцидной активністю. Зокрема, під час далапона на рослини люпину .змінювалося співвідношення сульфгидрильных і дисульфидных груп, входять до складу активних центрів численних ензимів, що у різноманітних ферментативних комплексах [13]. З іншого боку, встановлено підвищений вміст изофлавоновых глюкозидов і журналістам зміну їх складу при o6pai6oTKe рослин 2,4Д [22].

Поява хинонов — продуктів окисного перетворення фенольних сполук із високим біологічну активність і їхню взаємодію з аминоі сульфгидрильны-ми групами білків, сульфгидрильными групами аскорбінової кислоти та інші SH-содержащими компонентами клітини зумовлюють блокування цілих систем энзимати-чески взаємозалежних комплексів. Від окисно-відновних умов і енергетичних можливостей тканини, особливо спорогенной, залежать синтез та обмін найважливіших органічних сполук. 20 Характерними ознаками ЦМС у сорго є гноблення окислительновідбудовних процесів й відповідне зниження енергетичного обміну [41]. Відмінність активностях АТФ «ази виявляли у стерильних аналогів вже у фазі тетрад і зберігалися надалі усім фазах розвитку микроопор [16]. Серед сполук з гаметоцидными властивостями 2,4Д знижує зміст АТФ і АДФ — адениннук-леотидов, основних акумуляторів енергії у клітині. Встановлено, що 2,4Д ингибирует активність аденилаткиназы — ферменту, здійснює рівноважний співвідношення компонентів аденилатного пулу: 2 АДФ ^ АМФ+ДТФ [21]. Рослинні гормони, котрі проявили гаметоцидные властивості (2,4Д, ІУК, НУК, ГКз тощо. п.), можуть індукувати чоловічу стерильність за тими рівнях метаболічних процесів, де вони надають своє регуляторний дію: лише на рівні геному, мембран, аллостерического ефекту. Можливо, і одночасне вплив їх у рівні, але у всіх випадках відзначено взаємозв'язок фізіологічно активних речовин, до яких належать гаметоциды, зі змінами у енергетичному обміні клетки.

Існування специфічних рецепторів у клітинних структурах і мембранах, здатних можна зупинити пов’язувати ауксины [25], може бути молекулярно-биологической інтерпретацією дії низки сполук, які виявили гаметоцид-ную активність в різних культурах і які стосуються ауксинам (ІУК, НУК, 2,4Д, Г. Кз, кинетин та інших.) [11, 12, 14, 17, 58, 135].

Відзначено, що рослинні гормони (2,4Д, ІУК, ГКз), викликають при певних концентраціях різну ступінь індукції чоловічої стерильності, впливають на активність ензимів, що з метаболізмом вуглеводів, визначальних структуру клітинних оболонок, з цими як р-1,4-глюканаза, р- 1,3-глюканаза, (3−1,6-глюканаза я гемицеллю-лаза, і навіть а-1,3- і а-1,6- глюканазы [73, 99, 136]. Підвищення активності глюканазных ензимів взаємозалежне з процесами деструкції їх субстратів, отже, і з изме-нениями в каллозной оболонці материнської клітини пилку і цих тетрад, оскільки він є Р-1,3-свя-занным полімером глюкози. Встановлено, що ІУК і 2,4Д сприяють збільшенню р-1,3-глюканаз «іншої активності, у результаті розриваються перехресні зв’язку не більше клітинних стінок і оболонок, що зумовлює зростання їх еластичності і проникності [55]. Запровадження ІУК в рослинну клітину підвищує утилізацію глюкози шляхом активації энзима УДФ-зависимой глю-кансинтетазы, локалізованої не більше апарату Гольд-21 жи, що сприяє формуванню і підвищеному змісту глюканов, галактанов і пентозанов [42]. Подібною 2,4Д входить у одне із рівнів метаболізму клітини (через вуглеводи, шляхом активації плазмової, що з мембранами глюкансинтетазы), що сприяє утилізації УДФарабинозы я збільшення кількості пов’язаних залишків арабинозы з галактаном [136]. Підвищення числа сшивок в молекулах галактана змінює пластичність клітинних стінок. Разом про те акумуляція 2,4Д в мембранах викликає порушення комплексу що з мембранами білкового чинника, який обумовлює активність PHiK полимеразы, транскрибирующей певні мРНК [66].

Досліди по конкурентного витіснення пов’язаних эффек-торов (похідні феноксиуксусной кислоти і ІУК) наочно продемонстровано, що зв’язування біологічно активних хлорованих похідних мембранами (эффекторрецептор) носить специфічний характер [14]. Змінюючи функціональну активність мембран і що з ними энзи-мов, ауксины з гаметоцидными властивостями можуть викликати індукцію синтезу певних мРНК, відповідальних за •продукування низки ензимів, серед які є ферменти, змінюють вуглеводні компоненти мембран і клітинних оболонок. Зростаюча у своїй проникність може викликати порушення селективною ізоляція цих тетрад з подальшим деградированием. Припускають, що каллозная оболонка функціонує як «молекулярний фільтр», дозволяє проникати всередину материнських клітин пилку основним поживним елементам, крім великих молекул. В цю ранню фазу можуть завадити встановленню автономії ядра гаплоид-ной суперечки в межах власної цитоплазми [98].

Хімічна ізоляція материнських клітин пилку на стадії тетрад від оточуючої диплоидной цитоплазми є необхідною передумовою розвитку пилку [94]. Встановлено, що мічений тимидин вступає у материнські клітини пилку лише до формування каллозной оболонки, але з проникає, якщо вони укладено в каллозу [72]. При зміні останній і звільнення тетрад мітка вільно надходила в микроспоры. Ці спостереження дозволили дійти невтішного висновку функціонування каллозной оболонки як «молекулярного фильтра».

Каллозное покриття материнських клітин пилку функціонувало як молекулярне сито: каллоза пропускала глюкозу і сода, але затримувала фенилаланин, розмір молекули якого набагато менше глюкози і він 22 був би легко проникати у материнські клітини пилку [123]. Висновки J. Heslop-iHarrison і A. Mckenzie [72] також сумнівні, оскільки мітка могла не включатися через відсутність синтезу ДНК. За інших дослідженнях показано, що роль каллозной оболонки виявляється значно складнішим, ніж «простого молекулярного фільтра» [4, 130].

ПОСТУПЛЕНИЕ У РОСЛИНИ І РОЗПОДІЛ У НИХ ФІЗІОЛОГІЧНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ.

Для успішного пошуку хімічних сполук, які мають високої селективностью гаметоцидного дії, необхідна інформацію про вступі й розподілі экзрген-но спричинених на стебла і листя препарату. Ступінь надходження, і швидкість розподілу хімічних сполук залежить від морфофізіологічних особливостей листовий платівки, хімічних характеристик спричинених препарату, оточуючих умов й інших чинників. У різних видів культурних рослин, із якими проводили експерименти з єдиною метою хімічної індукції чоловічої стерильності, значною мірою варіює товщина кутікули і співвідношення її компонентів (віск, кутан, пектин, целюлоза), і навіть зовнішня эпидермальная оболонка [44, 56, 60, 65, 69, 75].

З допомогою хімічних методів аналізу досліджували ку-тикулярный шар листя 24 видів овочевих і плодових культур [77]. Встановлено розмаїтість у складі і співвідношенні речовин листовий поверхні, і значні розбіжності у товщині та професійно-кваліфікаційний склад мембрани кутікули. Проте основні структурні компоненти кутікули притаманні всіх рослин. Кут. ин є полимолекулярную мережу гид-рокси-карбокоильных кислот з простими й складними ефірними зв’язками. З кутанным матриксом пов’язані полисахар. иды і кутикулярный і этикулярный віск, багатий алканами. Позаяк у кутикуле є полярні і неполярные групи, вона має як гидрофильными, і липофильными властивостями [45].

Однією з важливих чинників, визначальних ступінь ефективності дії гаметоцида, є залежність його. активності від кліматичних і погодних умов, які треба враховувати розробки доз і концентрацій для конкретних возделываемых культур і відповідних їм сортів. Проте досі зірвалася встановити чітких взаємозв'язків між впливом умов середовища проживання і проницаемостью листовий поверхні, хоча розвиток кутікули коррели;

23 рует з тривалістю світлового періоду, инсоляцией, вологістю грунтів та повітря, температурою [81].

Температурний режим є один ,із визначальних умов розвитку кутікули і розподілу спричинених препарату [83]. При заподіянні препарату у різні фази органогенезу треба враховувати, що із віком аркуша знижується абсорбционная здатність. Р. М. Nelson і R. До. Reid fl05] довели, що метилові ефіри жирних кислот — Lg-ii викликають загибель меристематических тканин, але з руйнують зріліші тканини. Механізм такий селективності грунтується на здібності кутікули діяти як бар'єр проникності стосовно наносимому препарату. Це було підтверджено руйнацією кутікули до нанесення емульсії (4%-ный метил-деканоат+0,1%-ный твін 20). Загибель тканини (опіки) — результат порушення структури мембран. Автори вважають, що твін знижує проникність кутікули й погано проникає через кутикулу зрілих листьев.

Поверхове застосування гаметоцидных препаратів з допомогою радіоактивної мітки показало, що з заподіянні на лист гаметоциды швидко транслокализуются в репродуктивні органи. Нанесення хімікатів на базальну частина аркуша забезпечувало повніше поглинання препарату, ніж апикальную частина. У репродуктивних тканинах активно акумулювалися гаметоциды. Найбільш докладно абсорбционные особливості хімічних препаратів вивчали на гербіцидах. Детально досліджувалося відповідні реакції рослин двох сортів капусти, які характеризуються різної чутливістю до нитрофе-ну (2,4-дихлорфенил-р-нитрофениловый ефір) [113]. В обох сортів був виявлено помітних відмінностей у швидкості проростання насіння, зростанні рослин, щільності устьиц листя й у транслокализации міченого «^З гербіциду. Проте в рослин стійкого до препарату сорти листя мали більш восковидной поверхнею, що дозволило дійти невтішного висновку про кореляції між блокуванням абсорбції і змістом воску в кутикуле. Проникнення сполук, у тканини аркуша зумовлене і іншими чинниками, котрі характеризують застосовуваний розчин: температурою, концентрацією, тривалістю час його зустрічі з поверхнею рослин, поверховим натягом та інших. Проникнення речовин зростає пропорційно часу й концентрації. Надходження сполуки з розчину у кістковій тканині аркуша здійснюється до того часу, коли його доза лежить на поверхні аркуша або під кутикулой стане граничною. У польових умовах ефективність дії і надходження завданого препарату залежить від 24 складного взаємодії кліматичних факторів, і внутрішніх фізіологічних тканинних параметрів (водний дефіцит, значення рН у клітині, концентрація цнтоплазматиче-ского соку тощо. д.).

У тканині аркуша легше проникають недиссоциирующие молекули. Підвищення температури від 10 до 30° збільшує проникність кутікули і мембран, за винятком проміжку між 15 «і 25°, у якого надходження носить щодо стабільного характеру. Якщо обприскування проводять під тиском, розчини пробираються у основному через устячка, проте речовини з поверховим натягом, близькими до поверхневому натягу води (70 дин/см2), через устячка не проникають ,[54].

При селективності абсорбції найбільш поширених видів сільськогосподарських культур стосовно 2,4Д (який має і гаметоцидными властивостями) встановлено, що товщина кутікули є вирішальний чинник, а товщина і структура оболонок епідермальних клітин не мають визначального значення для ступеня абсорбції препарату. У цьому абсорбционные характеристики давніх і молодих листя значно відрізнялися в обох випадках від хімічних властивостей препарата.

На прорості кінських бобів поглинання листям міченого по вуглецю «^ «^^-хлор-о-толил) окису] бутиловой кислоти було однаковим для листя різного віку. Проте заміна бутиловой кислоти на радикал оцтової кислоти викликала розбіжності у поглинанні молодими (скоріш) і більше зрілими (повільніше) листям [92]. Отже, навіть трохи змінена конфігурація молекули може у значною мірою спричинити її спроможність проникати через мембрани [126].

Поки що встановлено чіткої взаємозв'язку між хімічними, фізичними характеристиками і проницаемостью препарату у системі клеток.

З допомогою энзиматически ізольованій кутікули листя було створено шкала проникності кутікули стосовно ряду алифатических спиртів та його амідів [138]. Сполуки вибирали за спроможністю розчиняти ліпіди і з молі< кулярньш вагам. Результати дослідів показали, що кутикула функціонує переважно як липоидная мембрана, що дозволяє речовин проникати у клітину пасивної дифузією відповідно до їхнього розчинності в липидах. Модель молекулярного сита більше адресований молекул малих розмірів. Коефіцієнти проникності алифатических спиртів розташовуються від етанолу до пентанолу: этанол.