Прорастание семян и начальные этапы онтогенеза Tripogon chinensis (Poaceae)

Abstract

В статье представлены результаты исследований механизмов адаптации Tripogon chinensis к условиям среды. Это реликтовый злак, имеющий особенные условия произрастания – петрофитные участки склонов, где он оказывается под действием экстремальных факторов среды (колебания температуры, недостаточное увлажнение, инсоляция и т.д.). Численность популяции этого злака поддерживается путем семенного размножения. В подобных условиях для прорастания и дальнейшего роста злаку необходимо эффективно использовать имеющуюся влагу и запасные вещества семени. Опыты по проращиванию семян в условиях различной влагообеспеченности субстрата показали способность семян T. chinensis прорастать в широком диапазоне влажности. Избыточное увлажнение негативно сказалось на процессах прорастания и роста злака. Особую роль имеют белки, в частности запасные, которые являются источником аминокислот, используемых для синтеза необходимых проростку белков, в биоэнергетических процессах и других метаболических путях. В результате определения фракционного состава запасных белков семян T. chinensis установлено высокое содержание альбуминов и глобулинов (45 % от общей массы запасных белков), которые обеспечивают образование осмолитов в условиях недостатка влаги. Исследования показали, что семена T. chinensis при прорастании активно используют проламиновую фракцию (ее концентрация при прорастании уменьшается в 4 раза). Значительное содержание проламиновой фракции в сухих семенах (37 %) и ее динамика при прорастании поддерживают гипотезу об адаптивной роли проламинов, поскольку они содержат важные для проростка аминокислоты (например, пролин). Таким образом, морфологические, физиологические и биохимические особенности исследуемого злака характеризуют его как вид, имеющий ксероморфную природу, сформировавшуюся под действием комплекса факторов среды Восточного Забайкалья. Семена T. сhinensis при этом имеют ряд адаптаций, позволяющих им сохраняться в почве и прорастать при наступлении оптимальных условий

This paper presents the results of research of Tripogon chinensis adaptation mechanisms to the environmental conditions. This relict cereal grows on petrophytic parts of the slopes, where it is affected by extreme environmental factors (temperature variations, lack of water, insolation, etc.). This cereal reproduces by seeds. Under such growth conditions, to be able to germinate and continue growing, the plant must effectively use the available moisture and the seed storage compounds. Experiments with seeds germinated under different moisture conditions showed the ability of T. chinensis seeds to germinate in substrates with widely varying moisture contents. Increased moisture adversely affected the process of germination and growth of the cereal. Seed storage proteins play a special role because they are used as source of amino acids for the synthesis of proteins necessary for the plant. Determination of the fraction composition of T. chinensis seed storage proteins showed the high content of albumins and globulins (45% of the total weight of storage proteins), which ensured germination under water deficit. The study showed that germinating T. chinensis seeds use prolamins (their concentration decreases fourfold during germination). The considerable prolamin content of seeds (37%) and prolamin dynamics during germination support the hypothesis on the adaptive role of prolamins, as they contain amino acids essential for the seedling. Thus, morphological, physiological and biochemical properties of this cereal characterize it as a xerophytic species, which developed due to a combination of environmental factors of the Eastern Transbaikal region