ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ  АДАПТИВНОЇ ВІДПОВІДІ РОСЛИН В УМОВАХ ВОДНОГО ДЕФІЦИТУ

Y. Рalivoda; V. Haviy

doi:10.31654/2786-8478-2023-BN-1-52-58

Y. Рalivoda аспірантка Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя https://orcid.org/0000-0001-6544-3441
V. Haviy кандидат біологічних наук, доцент кафедри біології Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя

DOI: https://doi.org/10.31654/2786-8478-2023-BN-1-52-58

Ключові слова: посуха, посухостійкість, водний дефіцит, осмотичний потенціал, пігментна система рослин

Анотація

Несприятливі умови навколишнього середовища негативно впливають на фізіологічні процеси росту і розвитку сільськогосподарських рослин та призводять до зниження урожайності. Одним із найгостріших серед усіх природних чинників є водний дефіцит, спричинений посухою. Упродовж онтогенезу рослини постійно стикаються з посухою. Під час посухи внаслідок різкого зниження відносної вологості повітря та підвищення температури рослини перегріваються, втрачають воду. У них виникає водний дефіцит. У результаті припиняється ріст, знижується продуктивність, іноді рослина гине. У відповідь на дефіцит води рослини розвивають різні складні механізми стійкості та адаптації, тобто здатність витримувати значне зневоднення та перегрів, зберігаючи при цьому нормальний ріст, розвиток та здатність до відтворення. Водний потенціал рослин підтримується на високому рівні за рахунок ксероморфної характеристики: добре сформованими кореневими системами, зменшенням кількості листків на рослині, зменшенням розміру листків та зниження продихової транспірації. Важливим механізмом посухостійкості сільськогосподарських культур визнано осмотичне регулювання, яке реалізується шляхом зниження осмотичного потенціалу за рахунок накопичення органічних і неорганічних осмолітів (проліну, аланіну, валіну, тощо) у відповідь на дефіцит води. Питання щодо вивчення посухостійкості зернових культур, є актуальними, оскільки вони орієнтовані на вивчення реакцій рослин на водний стрес та впровадження методів підвищення стійкості рослин до посухи.

Посилання

References
1. Oo, A.T., van Huylenbroeck, G. & Speelman, S. (2020). Measuring the Economic Impact of Climate Change on Crop Production in the Dry Zone of Myanmar: A Ricardian Approach. Climate, 8, 9 [in English].
2. Oguz, M., Aycan, M.,Oguz, E., Poyraz, I., Yildiz, M. (2022). Drought Stress Tolerance in Plants: Interplay of Molecular, Biochemical and Physiological Responses in Important Development Stages. Physiologia, 2 (4), 180–197 [in English].
3. Derevianko, I.O. (2021). Selektsiina tsinnist vykhidnoho materialu yachmeniu yaroho za posukhostiikistiu ta produktyvnistiu v umovakh skhidnoi chastyny lisostepu Ukrainy [Breeding value of spring barley source material for drought resistance and productivity in the conditions of the eastern part of the forest-steppe of Ukraine]. Candidate’s thesis. Kharkiv [in Ukrainian].
4. Moskalets, T. & Rybalchenko, V. (2015). Morfo-fiziolohichni ta molekuliarno-henetychni oznaky kseromorfnosti Triticum aestivum L. [Morpho-physiological and molecular-genetic signs of xeromorphism of Triticum aestivum L.]. Biolohichni systemy – Biological systems, 7, 1 [in Ukrainian].
5. Khomenko, S. (2017). Posukhostiikist ta elementy produktyvnosti kolektsiinykh zrazkiv pshenytsi miakoi yaroi v umovakh Lisostepu Ukrainy [Drought resistance and elements of productivity of collection samples of soft spring wheat in the conditions of the Forest Steppe of Ukraine]. Myronivskyi visnyk – Myronivsky herald, 4, 79–87 [in Ukrainian].
6. Kolodka, A.V. & Tverdokhlib, O.V. (2022). Mekhanizm posukhostiikosti u roslyn [The mechanism of drought resistance in plants]. V Mizhnarodna konferentsiia molodykh uchenykh: Kharkivskyi pryrodnychyi forum – V International Conference of Young Scientists: Kharkiv Natural Science Forum. Kharkiv [in Ukrainian].
7. Ansari, O., Azadi, M., Sharif-Zadeh, F. & Younesi, E. (2013). Effect of Hormone Priming on Germination Characteristics and Enzyme Activity of Mountain Rye (Secale montanum) Seeds under Drought Stress Conditions. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 9, No 3, P. 61–71 [in English].
8. Kalenska, S.M. (2011). Nasinnieznavstvo ta metody vyvchennia yakosti nasinnia silskohospodarskykh kultur [Seed science and methods of studying the quality of seeds of agricultural crops]. Vinnytsia: FOP Danyliuk [in Ukrainian].
9. Zhuk, O.I. (2011). Formuvannia adaptyvnoi vidpovidi roslyn na defitsyt vody [Formation of adaptive response of plants to water deficit.]. Fiziolohiia i biokhimiia kulturnykh roslyn – Physiology and biochemistry of cultivated plants, Vol. 43(1), P. 26–37 [in Ukrainian].
10. Mashevska, A.S. & Yermeichuk, T.M. (Eds.). (2015). Fiziolohiia ta biokhimiia roslyn [Physiology and biochemistry of plants]. Lutsk: Vezha-Druk [in Ukrainian].
11. Pykalo, S. (2020). Methods for evaluation of wheat breeding material for drought tolerance, Series Biology. Issue 82, P. 63–79 [in English].
12. Khayatnezhad, M. & Gholamin, R. (2012). The effect of drought stress on leaf chlorophyll contentand stress resistance in maize cultivars (Zea mays). African Journal of Microbiology Research, 6 (12), 2844–2848 [in English].
13. Shin, Y.K., Bhandari, S.R., Jo J.S., Song, J.W. & Lee, J.G. (2021). Effect of Drought Stress on Chlorophyll Fluorescence Parameters, Phytochemical Contents, and Antioxidant Activities in Lettuce Seedlings. Horticulturae, 7, 238 [in English].
14. Zaefyzadeh, M., Quliyev, R.A., Babayeva, S.M. & Abbasov, M.A. (2009) The Effect of the Interaction between Genotypes and Drought Stress on the Superoxide Dismutase and Chlorophyll Content in Durum Wheat Landraces. Turk J Biol., 33, Р. 1–7 [in English].
15. Morhun, V.V., Hryhoriuk, I.P. & Nyzhnyk, T.P. (2002). Pihmentnyi fond khloroplastiv v lystkakh sortiv za umov posukhy ta obrobky polistymulinom K [Pigment fund of chloroplasts in the leaves of cultivars under conditions of drought and treatment with polystimulin K]. Naukovi zapysky Ternopil. ped. un-tu – Scientific notes Ternopil. ped. university, 3, 180–186 [in Ukrainian].
16. Flexas, J. & Medrano, H. (2002). Energy dissipation in C3 plants under drought. Funct. Plant Biology, 29 (10), 1209–1215 [in English].
17. Shmatko, Yu.H., Hryhoriuk, Yu.A. & Shvedova, O.E. (1989). Stiikist roslyn do vodnoho y temperaturnoho stresu [Resistance of plants to water and temperature stress]. Kyiv: Nauk. dumka [in Ukrainian].
18. Orliuk, A.P. & Usyk, L.O. (2005). Morfolohichni i fizioloho-biokhimichni pokaznyky posukhostiikosti Triticum aestivum L. [Morphological and physiological and biochemical indicators of drought resistance of Triticum aestivum L.]. Chornomorskyi botanichnyi zhurnal – Black Sea Botanical Journal, Vol. 1, 1, 90–98 [in Ukrainian].
19. Shadchyna, T.M., Huliaiev, B.I. & Kyryzii, D.A. (2006). Rehuliatsiia fotosyntezu i produktyvnosti roslyn: fiziolohichni ta ekolohichni aspekty [Regulation of photosynthesis and plant productivity: physiological and ecological aspects]. Kyiv: Fitosotsiotsentr [in Ukrainian].
20. Abid, M., Haddad, M. & Ferchichi, A. (2008). Effect of magnesium sulphate on the first stage of development of Lucerne. Options Méditerraneennes: Série A, 79, 405–408 [in English].
21. Moumita, Mahmud, J., Biswas, P., Nahar, K., Fujita M. & Hasanuzzaman, M. (2019). Exogenous application of gibberellic acid mitigates drought-induced damage in spring wheat. Acta Agrobotanica, 72, 2, 1776 [in English].
22. Seleiman, M.F., Al-Suhaibani, N., Ali, N., Akmal, M., Alotaibi, M., Refay, Y., Dindaroglu, T., Abdul-Wajid, H. & Battaglia, M. (2021). Drought Stress Impacts on Plants and Different Approaches to Alleviate Its Adverse Effects. Plants, 10, 259 [in English].
23. Szabados, L., Savoure, A. (2010). Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science, 15, 2, 89–97 [in English].