Сравнительный анализ действия нитратной нагрузки на водное растение Рогоз узколистный (Typha angustifolia L), а также наземные растения Кипрей узколистный (Chameon angustifolium L.) и Лен-долгунец (Linum usitatissimum L.) Исаева Э.В., Баташева С.Н., Абрамова К.И., Хамидуллина Л.А., Ратушняк А.А., Чиков В.И.

Известно действие нитратного азота на эвтрофирование экосистем (Драбкова и др., 1979, 1980; Александров, 2006), на качество воды (Капанадзе, 1963; Опополь, Добрянская, 1986) и прочие процессы, но остается малоизученным вопрос о действии азотной нагрузки на аутэкологические особенности высшей водной растительности, а также сходство и различие в механизме действия нитрат-иона на наземные и водные растения. Цель работы – выяснить особенности физиологического ответа у водного растения (Рогоза узколистный) и наземных растений (Кипрея узколистного и Льна-долгунца) на нагрузку по нитратному азоту. Задачи: 1)оценить действие азотной нагрузки на Рогоз узколистный ( продуктивность, образование различных фракций ассимилятов, распределение фотосинтатов по разным частям растения); 2) оценить действие азотной нагрузки на Кипрей узколистный и Лен- долгунец (интенсивность ассимиляции СО2, распределение ассимилятов по органам растения, распределение 14С-метки среди низкомолекулярных продуктов фотосинтеза и ультраструктуру клеток). 3)установить возможное сходство в действии нитрат-иона на гело- и макрофиты;

Объект исследования - Рогоз узколистный (Typha angustifolia L.) – представитель переходной формы от растений суши к водным растениям (гелофит). Объектами исследования для изучения физиологического ответа азотной подкормки на наземные растения являлись Лен-долгунец (Linum usitatissimum L.) сорта Новоторжский и Кипрей узколистный (Chameon angustifolium (L.)). Методы: - работы с Рогозом узколистным осуществлялись в условиях экспериментальных водоемов (V=30 л). Азот вводили в форме натриевой соли (NaNO3, в концентрации 1 ПДК 40 мг/л и 10 ПДК = 400 мг/л). Контроль - вариант без добавок. -радиоактивную метку в Рогоз узколистный вводили с помощью шприца в виде водного раствора 14С-ацетата. По включению 14С-метки в различные фракции судили о направленности синтетических процессов. -Работа с наземными растениями осуществлялась в модельных условиях. В апопласт растений в модельных условиях вводили раствор KNO3 (5 г/л). В контрольные растения -дистиллированную воду. Через 30 мин после начала введения часть растения (Донор) помещали в листовую фотосинтетическую камеру. Меченый 14СО2 подавался из газгольдера в течение2,5 мин. Через 3 мин экспонированные в 14СО2 листья контрольных и опытных растений срезали и кипящим 80% этанолом фиксировали или оставляли на свету в течение 3 часов (для исследования постфотосинтетических процессов). Затем растение делили на части и также фиксировали.

Введени е веществ в апопласт 1 - оправка для герметичного закрепления срезанного растения; 2 - силиконовая трубка по которой подается исследуемая жидкость в растение; 3 - ванна с водой и погруженным в нее на глубину 100 см моностатом (4) для стабилизации имитируемого корневого давления; К - компрессор.

Величины надземной и подземной биомасс (%) рогоза узколистного в условиях различной нагрузки по нитратному азоту.

Транспорт 14С-ассимилятов в надземной части растения Рогоза узколистного ( в % от общей радиоактивности)

Распределение 14С среди постфотосинтетических продуктов надземной части Рогоза узколистного (в % от общей радиоактивности)

Введение нитратов в побег кипрея ( Хамидуллина и др., 2010 ) Экспорт 14С-ассимлятов из донорного листа Соотношение 14С ниже донора и 14С выше донора Контроль – 52,3 Нитрат – 16,5 Содержание 14С в сахарах СоединенияСразу после ассимиляции 14 СО 2 Через 3 ч после ассимиляции 14 СО 2 КонтрольНитратКонтрольНитрат Сахароза31,6 ± 1,516,4 ± 3,138,3 ± 0,245,7 ± 0,17 Глюкоза3,2 ± 0,52,1 ± 0,64,5 ± 0,063,8 ± 0,06 Фруктоза2,1 ± 0,31,2 ± 0,34,8 ± 0,053,8 ± 0,01 Олигосахара19,7 ± 0,57,9 ± 3,318,8 ± 0,0616,7 ± 0,38 контроль нитрат Структура сопровождающих клеток через 3 часа после начала введения растворов контрольнитрат

Введение нитратов в апопласт льна-долгунца Распределение 14С по органам растения льна-долгунца через 3 часа после 3- мин ассимиляции 14СО2 средней частью побега (в % от радиоактивности побега) Введение в апопласт воды в течение 1ч Введение в апопласт KNO3 (0.5%) в течение 1ч Части побега воданитрат Выше донора 1.1±0.23.5±1.2 Донор 78.6± ±1.6 Ниже донора 20.3±4.75.0±1.0

Влияние введения в апопласт нитрата на включение 14С в меченые продукты 3 мин ассимиляции 14СО2 у льна-долгунца (в % от спирто- водорастворимой фракции)

Выводы 1)нитрат-ион приводит к торможению оттока ассимилятов у водных (Рогоз узколистный) и наземных растений (Кипрей узколистный и Лен-долгунец), что предполагает универсальность механизма ответа у растений на нитрат-иона 2)выявлены аналогичные включения метки в продукты фотосинтеза и постфотосинтетическое распределение метки по растению (в сравнение контролем, относительно увеличивается ток фотоассимилятов в верхнюю часть растения) Обнаружена общность в действии нитрат-иона на гело- и макрофиты NO3- Торможение оттока фотоассимилятов Изменение соотношения побег/корень Индуцикция экспрессии генов переносчиков нитрата, нитратредуктазы, нитритредуктазы, глутаминсинтетазы, глутаматсинтазы Изменение выхода экзометаболитов Изменение структуры сопутствующих форм обитателей водоема

Благодарю вас за внимание!!!!