ФОРМУВАННЯ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ АСИМІЛЯЦІЙНОГО АПАРАТУ ІЗОГЕННИХ ЗА Е‑ГЕНАМИ ЛІНІЙ СОЇ КУЛЬТУРНОЇ ЗА РІЗНОЇ ТРИВАЛОСТІ ФОТОПЕРІОДУ

Abstract

Соя культурна (Glycine max (L.) Merr.) є провідною зернобобовою культурою та одночасно модельною рослиною з дослідження біологічної природи фотоперіодизму. Дослідження ролі генотипу та фотоперіодичної реакції рослин у формуванні адаптивних стратегій регуляції асиміляційних процесів є актуальною проблемою сучасної фітофізіології. В роботі представлено результати аналізу функціонування асиміляційного апарату за показниками асиміляційних індексів та вмісту фотосинтетичних пігментів у ізогенних за генами контролю фотоперіодичної реакції ліній сої культурної за умов різної тривалості фотоперіоду. У якості рослинного матеріалу використовували майже ізогенні лінії (NILs) сої культурної (Glycine max (L.) Merr.) за генами контролю фотоперіодичної реакції: короткоденні рослини (КДР) – сорт Clark та ізолінія L80-5879 (генотип e1E2E3E4e5E7 та Е1е2е3Е4е5Е7); нейтральноденні рослини (НДР) – ізолінії L63-3117 та L71-920 (генотип e1е2Е3Е4е5Е7 та e1e2e3E4e5E7). Зі стадії третього справжнього листка (V3) одну частину рослин вирощували на природному довгому дні (16 годин), а другу – піддавали впливу короткого дня (9 годин) протягом 14 діб (фаза п’ятого справжнього листка – V5). У фази розвитку V3 та V5 вимірювали суху масу листків та рослин, число і площу листків, на основі яких розраховували асиміляційні індекси (LAR, SLA, LWR) та аналізували вміст хлорофілів А і В. Результати експериментів показали, що наявність трьох домінантних алелей генів Е2, Е3 і Е4 детермінує короткоденну реакцію рослин Сорту і під впливом скороченого до 9 годин фотоперіоду обумовлювало зниження LAR, переважно за рахунок значного зниження SLA і менш значного підвищення рівня LWR, а також зниження вмісту хлорофілів відносно рівня цих показників за довгого фотоперіоду. Домінантний ген Е1 обумовлює більше зниження вмісту хлорофілів А та В, а також LAR та SLA за короткого фотоперіоду, що може характеризувати гальмування збільшення лінійних параметрів рослини і більш ефективного нагромадження сухої маси, що є важливою умовою для переходу до генеративної фази. Комбінація домінантних алелей генів Е3 і Е4 визначає більш високий рівень LAR під впливом короткого фотоперіоду переважно за рахунок більш значного підвищення LWR, ніж зниження SLA, при цьому вміст хлорофілів не змінюється, у порівнянні із довгим днем. Рецесивний стан генів е1, е2, е3 обумовлює приблизно однакові показники вмісту хлорофілів та LAR, за незначної різниці SLA і LWR на довгому і короткому дні, що може свідчити про достатньо високу адаптивність асиміляційного апарату цих рослин до фотоперіодичних умов. Встановлено, що залежно від алельного стану генів фотоперіодичної чутливості (генів Е-серії) у генотипі ізоліній сої та їх фотоперіодичної реакції запускаються різноспрямовані стратегії адаптації асиміляційного апарату до умов фотоперіоду різної тривалості.