Фізіологія рослин і генетика 2023, том 55, № 3, 234-250, doi: https://doi.org/10.15407/frg2023.03.234

Вплив регуляторів росту на морфогенез, формування і функціонування фото­синтетичного апарату рослин баклажана (Solanum melongena L.)

Рогач В.В.1, Стасик О.О.2, Кірізій Д.А.2, Ситник C.К.2, Кур'ята В.Г.1, Рогач Т.І.1, Тарасюк М.В.1

  1. Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, 21100 Вінниця, вул. Острозького, 32
  2. Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України, 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17

Вивчали особливості росту, розвитку, формування листкового апарату, фотосинтезу, дихання, транспірації, зміни параметрів індукції флуоресценції хлорофілу (квантової ефективності фотосистеми II (ФС II) в адаптованих до темряви і світла листків, нефотохімічного гасіння флуоресценції (NPQ) та швидкості транспорту електронів у хлоропластах) рослин баклажанів під впливом ауксинового, гіберелінового і цитокінінового стимуляторів росту та антигіберелінових препаратів, що відрізняються механізмом дії. Показа­но, що обробка стимуляторами росту — 1-нафтилоцтовою кислотою (1-НОК), гібереловою кислотою (ГК3) та 6-бензиламінопурином (6-БАП) — збільшувала лі­нійні розміри рослин, а інгібіторами гібереліну — хлормекватхлоридом (ССС-750), тебуконазолом (EW-250) і есфоном (2-хлороетилфосфонієва кислота, 2-ХЕФК) —    зменшувала. Стимулятори росту та EW-250 збільшували кількість листків на рослині, масу сирої та сухої речовини листків, а ССС-750 та 2-ХЕФК — зменшу­вали. Стимулятори росту збільшували площу листків, антигібереліни її зменшували. Iнгібітори гібереліну та стимулятори росту 6-БАП і 1-НОК підвищували питому масу листка, а ГК3 її зменшувала або не змінювала. Вміст суми хлорофілів достовірно зростав за обробки 6-БАП та EW-250 та достовірно знижувався після обробки ГК3. Антигібереліни та 6-БАП підвищували інтенсивність асиміляції СО2, активність фотодихання і темнове дихання та посилювали транспірацію. У фазу формування плодів більшість застосованих у дослідженні препаратів (крім 2-ХЕФК) підвищували ефективність використання води при фотосинтезі. Ретарданти CCC-750 і EW-250 підвищували квантову ефективність ФС II на світлі й швидкість лінійного транспорту електронів у хлоропластах в період карпогенезу. Зроблено висновок, що під дією регуляторів росту всі зазначені позитивні зміни    фізіологічних параметрів фотосинтетичного апарату рослин баклажана сприяють повнішій реалізації потенціалу продуктивності.

Ключові слова: Solanum melongena L., регулятори росту, морфогенез, листковий апарат, хлорофіл, фотосинтез, транспірація, індукція флуоресценції хлорофілу

Фізіологія рослин і генетика
2023, том 55, № 3, 234-250

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Hu, J., Ren, B., Dong, S., Liu, P., Zhao, B. & Zhang, J. (2020). Comparative proteomic analysis reveals that exogenous 6-benzyladenine (6-BA) improves the defense system activity of waterlogged summer maize. BMC plant biology, 20, No. 1, pp. 1-19. https://doi.org/10.1186/s12870-020-2261-5

2. Sabale, S.S., Lahane, G.R. & Dhakulkar, S.J. (2017). Effect of various plant growth regulators on growth and yield of cotton (Gossypium hirsutum). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6, No. 11, pp. 978-989. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.115

3. Khan, M.N. & Mohammad, F. (2013). Effect of GA3, N and P ameliorate growth, seed and fibre yield by enhancing photosynthetic capacity and carbonic anhydrase activity of linseed. Integrative Agriculture, 12, No. 7, pp. 1183-1194. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(13)60443-8

4. Luo, Y., Yang, D., Yin, Y., Cui, Z., Li, Y., Chen, J., Zheng, M., Wang, Y., Pang, D., Li, Y. & Wang, Z. (2016). Effects of exogenous 6-BA and nitrogen fertilizers with varied rates on function and fluorescence characteristics of wheat leaves post anthesis. Scientia Agricultura Sinica, 49, No. 6, pp. 1060-1083. https://doi.org/10.3864/ j.issn.0578-1752.2016.06.004

5. Xiaotao, D., Yuping, J., Hong, W., Haijun, J., Hongmei, Z., Chunhong, C. & Jizhu, Y. (2013). Effects of cytokinin on photosynthetic gas exchange, chlorophyll fluorescence parameters, antioxidative system and carbohydrate accumulation in cucumber (Cucumis sativus L.) under low light. Acta Physiologiae Plantarum, 35, No. 5, pp. 1427-1438. https://doi.org/10.1007/s11738-012-1182-9

6. Ahanger, M.A., Alyemeni, M.N., Wijaya, L., Alamri, S.A., Alam, P., Ashraf, M. & Ahmad, P. (2018). Potential of exogenously sourced kinetin in protecting Solanum lycopersicum from NaCl-induced oxidative stress through up-regulation of the antioxidant system, ascorbate-glutathione cycle and glyoxalase system. PLoS One, 13, No. 9, e0202175. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202175

7. Singh, S. & Prasad, S.M. (2014). Growth, photosynthesis and oxidative responses of Solanum melongena L. seedlings to cadmium stress: mechanism of toxicity amelioration by kinetin. Scientia Horticulturae, 176, pp. 1-10. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.06.022

8. Ouzounidou, G., Ilias, I., Giannakoula, A. & Papadopoulou, P. (2010). Comparative study on the effects of various plant growth regulators on growth, quality and physiology of Capsicum annuum L. Pakistan Journal of Botany, 42, No. 2, pp. 805-814.

9. Li, L.L., Gu, W.R., Li, C.F., Li, W.H., Chen, X.C., Zhang, L.G. & Wei, S. (2019). Dual application of ethephon and DCPTA increases maize yield and stalk strength. Agronomy Journal, 111, No. 2, pp. 612-627. https://doi.org/10.2134/agronj2018.06.0363

10. Yan, Y., Wan, Y., Liu, W., Wang, X., Yong, T., Yang, W. & Zhao, L. (2015). Influence of seed treatment with uniconazole powder on soybean growth, photosynthesis, dry matter accumulation after flowering and yield in relay strip intercropping system. Plant Production Science, 18, No. 3, pp. 295-301. https://doi.org/10.1626/pps.18.295

11. Yooyongwech, S., Samphumphuang, T., Tisarum, R., Theerawitaya, C. & Cha-Um, S. (2017). Water-deficit tolerance in sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] by foliar application of paclobutrazol: role of soluble sugar and free proline. Frontiers in Plant Science, 8, 1400. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01400

12. Miroshnichenko, I.M., Makoveychuk, T.I., Mykhalska, L.M. & Schwartau, V.V. (2017). Changes in the elemental composition of winter wheat plants caused by the action of Megafol and retardants. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8, No. 3, pp. 403-409 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/021762

13. Dospekhov, B.A. (1985). Methods of field experiment. Moscow: Agropromizdat [in Russian].

14. Kazakov, E.A. (2000). Methodological bases of the experiment on plant physiology. Kyiv: Phytosociocenter [in Ukrainian].

15. Gavrilenko, V.F., Ladygina, M.E. & Handobina, M.N. (1975). Big practicum on plant physiology. Moscow: Vysshaya shkola [in Russian].

16. Mokronosov, A.T. & Kovalev, A.G. (Eds.). (1989). Photosynthesis and bioproductivity: methods of determination. Moskow: Agropromizdat [in Russian].

17. Murchie, E.H. & Lawson, T. (2013). Chlorophyll fluorescence analysis: a guide to good practice and understanding some new applications. Journal of Experimental Botany, 64, No. 13, pp. 3983-3998. https://doi.org/10.1093/jxb/ert208

18. Qiu, L.H., Chen, R.F., Luo, H.M., Fan, Y.G., Huang, X., Liu, J.X., Xiong, F.Q., Zhou, H.W., Gan, C.K., Wu, J.M. & Li, Y.R. (2019). Effects of exogenous GA3 and DPC treatments on levls of endogenous hormone and expression of key gibberellin biosynthesis pathway genes during stem elongation in sugarcane. Sugar Tech, 21, No. 6, pp. 936-948. https://doi.org/10.1007/s12355-019-00728-7

19. Phawa, T., Prasad, V.M. & Rajwade, V.B. (2017). Effect of plant growth regulators on growth and flowering of pomegranate (Punica granatum L.) cv. Kandhari in Allahabad agro-climatic conditions. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6, No. 8, pp. 116-121. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.015

20. Tantasawat, P.A., Sorntip, A. & Pornbungkerd, P. (2015). Effects of exogenous application of plant growth regulators on growth, yield, and in vitro gynogenesis in cucumber. Hort. Science, 50, No. 3, pp. 374-382. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.50.3.374

21. Wang, Y., Gu, W., Xie, T., Li, L., Sun, Y., Zhang, H., Li, J. & Wei, S. (2016). Mixed compound of DCPTA and CCC increases maize yield by improving plant morphology and up-regulating photosynthetic capacity and antioxidants. PLoS One, 11, No. 2, e0149404. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0149404

22. Shi, X., Chen, S. & Jia, Z. (2020). The dwarfing effects of different plant growth retardants on Magnolia wufengensis L.Y. Ma et L.R. Wang. Forests, 12, No. 1, p. 19. https://doi.org/10.3390/f12010019

23. Rogach, V.V., Poprotska, I.V., & Kuryata, V.G. (2016). Effect of gibberellin and retardants on morphogenesis, photosynthetic apparatus and productivity of the potato. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology, 24, No. 2, pp. 416-420 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/011656

24. Rogach, V.V. & Rogach, T.I. (2015). Influence of synthetic growth stimulators on morphological and physiological characteristics and biological productivity of potato culture. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology, 23, No. 2, pp. 221-224 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/011532

25. Rohach, V.V., Stasik O.O., Kiriziy, D.A., Sytnyk S.K., Kuryata, V.G. & Rohach, T.I. (2023). The effects of growth regulators on the photosynthetic apparatus of the sweet pepper (Capsicum annuum L.) in relation to the productivity. Fiziol. rast. genet., 55, No. 1, pp. 25-45 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2023.01.025

26. Rai, R.K., Tripathi, N., Gautam, D. & Singh, P. (2017). Exogenous application of ethrel and gibberellic acid stimulates physiological growth of late planted sugarcane with short growth period in sub-tropical India. Journal of Plant Growth Regulation, 36, No. 2, pp. 472-486. https://doi.org/10.1007/s00344-016-9655-5

27. Surya, M.I., Ismaini, L., Normasiwi, S., Putri, D.M. & Kurniawan, V. (2020). Plant Growth Regulators Affecting Leaf Traits of Loquat Seedling. Annual Research & Review in Biology, 35, No. 11, pp. 73-85. https://doi.org/10.9734/arrb/2020/v35i1130301

28. Secondo, A.P. & Reddy, Y.N. (2018). Plant growth retardants improve sink strength and yield of sunflower. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 7, No. 10, pp. 111-119. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.710.013

29. Kashid, D.A. (2008). Effect of growth retardants on growth, physiology and yield in sunflower (Helianthus annus L.). Ph.D. (Agric.) thesis, Univ. Agril. Sci., Dharwad.

30. Kim, T.Y. & Hong, J.H. (2012). Effects of hexaconazole on growth and antioxidant potential of cucumber seedlings under UV-B radiation. Journal of Environmental Science International, 21, No. 12, pp. 1435-1447. https://doi.org/10.5322/JES.2012.21.12.1435

31. Rogach, V.V., Kravets, O.O., Buina, O.I. & Kuryata, V.G. (2018). Dynamic of accumulation and redistribution of various carbohydrate forms and nitrogen in organs of tomatoes under treatment with retardants. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9, No. 2, pp. 293-299 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/021843

32. Hussein, M.M., Bakheta, M.A. & Zaki, S.N.S. (2014). Influence of uniconazole on growth characters, photosynthetic pigments, total carbohydrates and total soluble sugars of Hordeum vulgare L. plants grown under salinity stress. International Journal of Science and Research, 3, No. 12, pp. 2208-2214. https://doi.org/10.21275/ OCT141094

33. Sukul, A., Sukul, N.C., Sen, P., Bhattacharya, A. & Sukul, S. (2014). Homeopathic potencies alter photosynthesis of cowpea. Homeopathy, 103, No. 01, pp. 91-92. https://doi.org/10.1016/j.homp.2013.10.062

34. Ren, B., Zhang, J., Dong, S., Liu, P. & Zhao, B. (2017). Regulations of 6-benzyladenine (6-BA) on leaf ultrastructure and photosynthetic characteristics of waterlogged summer maize. Journal of Plant Growth Regulation, 36, No. 3, pp. 743-754. https://doi.org/10.1007/s00344-017-9677-7

35. Saeidi-Sar, S., Abbaspour, H., Afshari, H. & Yaghoobi, S.R. (2013). Effects of ascorbic acid and gibberellin A3 on alleviation of salt stress in common bean (Phaseolus vulgaris L.) seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 35, No. 3, pp. 667-677. https://doi.org/10.1007/s11738-012-1107-7

36. Yin, B., Zhang, Y. & Zhang, Y. (2011). Effects of plant growth regulators on growth and yields characteristics in adzuki beans (Phaseolus angularis). Frontiers of Agriculture in China, 5, No. 4, pp. 519-523. https://doi.org/10.1007/s11703-011-1150-y

37. Aldesuquy, H. (2015). Synergistic effect of phytohormones on pigment and fine structure of chloroplasts in flag leaf of wheat plants irrigated by seawater. Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences, 2, No. 4, pp. 310-317. https://doi.org/10.1016/j.ejbas.2015.07.002

38. Wu, H., Xiang, J., Chen, H.Z., Zhang, Y.P., Zhang, Y.K. & Zhu, F. (2018). Effects of exogenous growth regulators on plant elongation and carbohydrate consumption of rice seedlings under submergence. The Journal of Applied Ecology, 29, No. 1, pp. 149-157. https://doi.org/10.13287/j.1001-9332.201801.021

39. Kumari, S. (2017). Effect of Kinetin (6-FAP) and Cycocel (CCC) on growth, metabolism and cellular organelles in Pearl Millet (Pennisetum glaucum) under water stress. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6, No. 8, pp. 2711-2719. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.325

40. Zhang, W., Xu, F., Cheng, H., Li, L., Cao, F. & Cheng, S. (2013). Effect of chlorocholine chloride on chlorophyll, photosynthesis, soluble sugar and flavonoids of Ginkgo biloba. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 41, No. 1, pp. 97-103. https://doi.org/10.15835/nbha4118294

41. Iqbal, M. & Ashraf, M. (2013). Gibberellic acid mediated induction of salt tolerance in wheat plants: Growth, ionic partitioning, photosynthesis, yield and hormonal homeostasis. Environmental and Experimental Botany, 86, pp. 76-85. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.06.002

42. Rohach, V.V., Kiriziy, D.A., Stasik, O.O. & Rohach, T.I. (2020). Morphogenesis, photosynthesis and productivity of eggplants under the influence of growth regulators with various action mechanisms. Fiziol. rast. genet., 52, No. 2, pp. 152-168 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2020.02.152

43. Stasik, O.O. & Kiriziy, D.A. (2011). Regulatory mechanisms and limiting factors in the photosynthesis-productivity relationships and prospects for their optimization. Physiology and biochemistry of cultivated plants, 43, No. 3. pp. 226-238 [in Ukrainian].