25(2)_maketas_naujas variantas.pmd - Sodininkystė ir daržininkystė

augimui. Dauguma kitø rûðiø augalø – vasarinis mieþis, raudonasis dobilas irpaðarinis motiejukas – geriausiai augo aukðtesnës temperatûros ir didesnëskoncentracijos CO 2derinyje. Tik paðarinio motiejuko variantas statistiðkaipatikimai skyrësi nuo visø kitø. Statistiðkai patikimø baltosios balandosantþeminës biomasës skirtumø nuo kontroliniø augalø neuþfiksuota në vienamepoveikio deriniø.mg g -1 ŽM/FW2,01,81,61,41,21,00,80,60,40,20FruktozëSacharozëGliukozëMaltozë350 700 1500 3000CO 2 konc., ppm3 pav. Mono- ir disacharidø kaupimasis valgomojo ridikëlio þaliuose lapuoseFig. 3. Content of mono- and disaccharides in the green leaves of radishBendro chlorofilø kiekio skirtumai augalø lapuose tarp skirtingø poveikioderiniø gerokai maþiau iðreikðti negu biomasës atveju (5 pav.). Statistiðkaipatikimi skirtumai nuo kontroliniø augalø nustatyti tik gauruotosios sojos irpaðarinio motiejuko, augusiø esant didesnei CO 2koncentracijai lapuose;sëjamojo þirnio, augusio tiek didesnës CO 2koncentracijos, tiek aukðtesnëstemperatûros sàlygomis, ir raudonojo dobilo, augusio aukðtesnës temperatûrossàlygomis, lapuose. Paþymëtina, kad tame variante, kur buvo didesnë CO 2koncentracija ir aukðtesnë temperatûra, në vienos rûðies augalø lapuosenenustatyta statistiðkai patikimo chlorofilø kiekio padidëjimo.Aptarimas. Vienas svarbiausiø klausimø, ar dabartinis anglies dioksidokiekis ore riboja augalø augimà Ávairûs autoriai pateikia gana prieðtaringusrezultatus. Vieni jø (Marison, Lawlor, 1999, Long ir kt., 2004; Fuhrer, 2003)nurodo, kad didesnës koncentracijos anglies dioksidas ore stimuliuojafotosintezæ ir biomasës formavimàsi, o kitø mokslininkø (Demmers-Derks irkt., 1998; Fritschi ir kt., 1999, Volder ir kt., 2004) tyrimai nepatvirtino ðiø iðvadøarba árodë, kad didesnës koncentracijos poveikis augalams neryðkus (Kuokkanenir kt., 2001).Mûsø tyrimø rezultatai parodë, kad visiems kultûriniams þemës ûkioaugalams dabartinë anglies dioksido koncentracija ore limitavo augimà, o 1500 ppm koncentracijoje jie augo greièiau ir suformavo didesnæ antþeminæbiomasæ. Didþiausià teigiamà poveiká didesnës koncentracijos CO 2darëvalgomojo ridikëlio, vasarinio mieþio ir raudonojo dobilo augimui. Didþiausiaanglies dioksido koncentracija (3 000 ppm) sukëlë kai kuriø rûðiø augalø(gauruotosios sojos, valgomojo pomidoro) augimo depresijà.8

mg100806040200Hordeum vulgare L.79 8166 65K CO2 T CO2+Tmg806040200Pisum sativum L.585445 44K CO2 T CO2+TTrifolium pratense L.Phleum pratense L.mg2001501008193147 149mg8060403544577050200K CO2 T CO2+T0K CO2 T CO2+TGlycine max (L.) Merr.Chenopodium album L.mg350300250200150100500313100 113122K CO2 T CO2+Tmg200150100500145 162149127K CO2 T CO2+T100806040200mg5575Raphanus sativus L.63 66K CO2 T CO2+T4pav. Vidutinë augalo antþeminës dalies sausoji biomasë skirtinguosetemperatûros ir CO 2deriniuose ( K – kontrolinis (21°C dienà / 17°C naktá, 350ppm CO 2); CO 2– dvigubai didesnis (700 ppm) anglies dioksido kiekis (21°C dienà /17°C naktá, 700 ppm CO 2); T –4°C aukðtesnë temperatûra (25°C dienà / 21°C naktá,350 ppm CO 2), CO 2+T – didesnë CO 2koncentracija ir temperatûra (25°C dienà /21°C naktá, 700ppm CO 2)Fig. 4. Mean overground dry biomass under different combinations of temperature andCO 2. (K – control (21°C day / 17°C night, 350 ppm CO 2), CO 2– doubled amount of carbondioxide (700 ppm) (21°C day / 17°C night, 700 ppm CO 2), T – increased temperature (plus 4°C)(25°C day / 21°C night, 350ppm CO 2), CO 2+T – doubled amount of carbon dioxide andincreased temperature (25°C day / 21°C night, 700ppm CO 2)9

mg g -12,01,51,00,51,4Hordeum vulgare L.1,61,21,4mg g -12,01,51,00,51,5Pisum sativum L.1,7 1,71,30K CO 2 T CO 2 +T0K CO 2 T CO 2 +Tmg g -13,53,02,52,01,51,00,50Trifolium pratense L.2,5 2,6 2,82,5K CO 2 T CO 2 +Tmg g -13,02,52,01,51,00,50Phleum pratense L.2,02,51,8 1,9K CO 2 T CO 2 +Tmg g -14,03,02,01,001,9Glycine max (L.) Merr.2,72,21,00,80,60,40,201,9K CO 2 T CO 2 +Tmg g -1Raphanus sativus L.0,8 0,8 0,85 pav. Bendras chlorofilø a ir b kiekis (mg g -1 ) þaliuose augalø lapuose,skirtinguose temperatûros ir CO 2deriniuose ( K – kontrolinis (21°C dienà / 17°Cnaktá, 350 ppm CO 2); CO 2– dvigubai didesnis (700 ppm) anglies dioksido kiekis(21°C dienà / 17°C naktá, 700 ppm CO 2); T – 4°C aukðtesnë temperatûra (25°Cdienà / 21°C naktá, 350ppm CO 2), CO 2+T – didesnë CO 2koncentracija irtemperatûra (25°C dienà / 21°C naktá, 700ppm CO 2)Fig. 5. Chlorophyll a+b content in the green leaves of investigated species under differentcombinations of temperature and CO 2(K – control (21°C day / 17°C night, 350 ppm CO 2),CO 2- doubled amount of carbon dioxide (700 ppm) (21°C day / 17°C night, 700 ppm CO 2), T –increased temperature (plus 4°C) (25°C day / 21°C night, 350ppm CO 2), CO 2+T – doubledamount of carbon dioxide and increased temperature (25°C day / 21°C night, 700ppm CO 2)Baltoji balanda á anglies dioksido koncentracijos pokyèius beveiknereagavo, visuose variantuose antþeminës biomasës skirtumai nuo kontrolës(350 ppm) buvo palyginti nedideli ir statistiðkai nepatikimi. Tai rodo, kad ðipiktþolë visiðkai prisitaikiusi prie dabartinio CO 2kiekio ore, anglies dioksidasneriboja jos augimo. Gana prieštaringus minëtø autoriø rezultatus dël didesnëskoncentracijos anglies dioksido poveikio augalams, matyt, ið dalies galimapaaiðkinti tuo, kad jie tyrë ávairiø rûðiø augalus, kurie á ðá veiksná reaguojaskirtingai.Tiriant CO 2poveiká chlorofilo kiekiui augalø lapuose, nustatyta, kaddidesnës koncentracijos anglies dioksidas neturëjo didesnio poveikio (Donellymg g -12,01,51,00,51,50,7K CO 2 T CO 2 +T0Chenopodium album L.1,21,6 1,6K CO 2 T CO 2 +T10

11. M arison J. I. L., Lawlor D. W. Interactions between increasingCO 2concentration and temperature on plant growth // Plant, Cell and Environment.1999. No. 6. P. 659-682.12. M c M urtrie R. E., Wang Y. P. Mathematical models of thephotosynthetic response of tree stands to rising CO 2concentrations and temperatures //Plant, Cell and Environment. 1993.No. 16. P. 1-13.13. T ubiello F. N., Ewert F. Simulating the effects of elevated CO 2oncrops: approaches and applications for climate change // European Journal of Agronomy.2002. No. 18. P. 57-74.14. V older A., Edwards E. J., Evans J. R., RobertsonB. C., Schortemeyer M., Gifford R. M. Does greater night time,rather than constant, warming alter growth of managed pasture under ambient andelevated atmospheric CO 2// New Phytologist. 2004. 162. P. 397-411.15. W ettstein D. Chlorophyll Letale und der submikroskopisheFormweschsel der Plastiden // Experimental cell research. 1957. Vol. 12. 427 p.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 3-13.SINGLE AND INTEGRATED IMPACT OF CARBON DIOXIDE ANDTEMPERATURE ON AGRICULTURAL PLANTSR. Juknys, P. Duchovskis, A. Sliesaravièius, J. Ðlepetys, J. Martinavièiënë,A. Brazaitytë, R. Juozaitytë, S. Lazauskas, K. Dëdelienë, J. Sakalauskaitë,R. Romaneckienë, Z. Kadþiulienë, I. JanuðkaitienëSummaryThe aim of this study is to investigate single and integrated impact of elevated CO 2concentration and temperature on different species of agricultural plants Hordeumvulgare L., Pisum sativum L., Raphanus sativus L,. Lycopersicon esculentum Mill.,Trifolium pratense L,. Phleum pratense L., Glycine max (L.) Merr. and Chenopodiumalbum L. Investigations were carried out in chambers of phytotron complex, LIH. Theresults have shown that all examined species increased their biomass accumulationwhen increasing CO 2. Raphanus sativus L., Hordeum vulgare L. and Trifolium pratenseL. have shown the most favorable response to CO 2increasing. The maximal investigatedconcentration of CO 2(3 000 ppm) had significant (p

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 14-24.ÞEMËS ÛKIO AUGALØ FOTOSINTEZËS PIGMENTØSISTEMOS TOLERANCIJA OZONO IR UV-BSPINDULIUOTËS SUKELTAM STRESUIAušra BRAZAITYTË 1 , Romualdas JUKNYS 2 ,Jurga SAKALAUSKAITË 1 , Jûratë Bronë ÐIKÐNIANIENË 1 ,Irena JANUÐKAITIENË 2 , Kristina DËDELIENË 2 ,Algirdas SLIESARAVIÈIUS 3 , Asta RAMAÐKEVIÈIENË 3 ,Rima JUOZAITYTË 3 , Jonas ŠLEPETYS 4 , Þydrë KADÞIULIENË 4 ,Sigitas LAZAUSKAS 4 , Pavelas DUCHOVSKIS 11Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-54333 Babtai,Kauno r. El. paðtas: a.brazaityte@lsdi.lt2Vytauto Didþiojo universitetas, Daukanto 28, LT-44246 Kaunas.3Lietuvos þemës ûkio universitetas, LT-53067 Noreikiðkës, Kauno r.4Lietuvos þemdirbystës institutas, LT-58343 Akademija, Këdainiø r.Darbo tikslas – nustatyti þemës ûkio augalø fotosintezës pigmentø sistemostolerancijà ozono ir UV-B spinduliuotës sukeltam stresui. Vegetaciniai bandymai atliktiLSDI Augalø fiziologijos laboratorijos fitotroniniame komplekse 2004-2005 m. Tirtabaltoji balanda (Chenopodium album L.), gauruotoji soja ‘Progres’ (Glycine max (L.)Merr.), vasarinis mieþis ‘Aura’ (Hordeum vulgare L.), valgomasis pomidoras ‘Svara’(Lycopersicon esculentum Mill.), pašarinis motiejukas ‘Gintaras II’ (Phleumpratense L.), sëjamasis þirnis ‘Ilgiai’ (Pisum sativum L.), valgomasis ridikëlis ‘Þara’(Raphanus sativus L.) ir raudonasis dobilas ‘Liepsna’ (Trifolium pratense L.). Tirtastokiø koncentracijø ozono poveikis: 0 (kontrolinis var.), 120 µg m -3 , 240 µg m -3 ,360 µg m -3 ir UV-B spinduliuotës dozës: 0 (kontrolinis var.), 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m -2 perdienà. Þaliuose augalø lapuose nustatytas fotosintezës pigmentø kiekis. Pagal fotosintezëspigmentø pokyèius, ozonui ir UV-B spinduliuotei jautriausi buvo mieþiai ir þirniai, otolerantiðkiausi – pomidorai ir ridikëliai. Ávairiø rûðiø augalø fotosintezës pigmentøsistema skirtingai reaguoja á ozono ir UV-B spinduliuotës poveiká ir gali bûti kaipadaptacijos prie ðiø nepalankiø veiksniø poþymis.Reikšminiai þodþiai: chlorofilas, karotinoidai, ozonas, UV-B spinduliuotë, þemësûkio augalai.Ávadas. Aplinkos stresai gali sukelti natûraliø ir dirbtiniø ekosistemøstruktûros ir veiklos pakitimus. Ozonas yra vienas ið labai paplitusiø ir fitotoksiðkø14

oro terðalø, nuo kuriø augalija neapsaugota, o jo koncentracija troposferojeper kelis pastaruosius deðimtmeèius sparèiai didëja. Mûsø dienomis aplinkosozono koncentracija dël angliavandeniliø, azoto oksidø ir saulës ðviesos sàveikosgali pasiekti toká lygá, kad daugelis augalø perþengs tolerancijos slenkstá(Pasqualini ir kt., 2001; Scebba ir kt., 2003). Ozonas, kaip labai stiprusoksidatorius, sumaþina augalø biomasæ, paþeidþia lapus, slopina fotosintezæ,þioteliø laidumà, maþina produktyvumà (Heath, 1996; Ojanperä ir kt., 1998;Pleijel ir kt., 1999; Reddy and Hodges, 2000; Kleier ir kt., 2001; Saitanis ir kt.,2001).UV-B spinduliuotë yra saulës spektro 280-320 nm intervalo komponentë,kurios intensyvumas pastaraisiais deðimtmeèiais didëja dël suplonëjusio ozonosluoksnio stratosferoje (Carletti ir kt., 2003; Wei Gao ir kt., 2003). Daugelyjebandymø tirta augalø fiziologinë ir augimo reakcija á stipresnæ UV-Bspinduliuotæ ir nustatyti ðiø procesø paþeidimai (Runeckles and Krupa 1994;Tevini, 1994; Conner, Zangori, 1998; Wei Gao ir kt., 2003; Julkunen-Tiitto irkt., 2005). Didesnë negu áprasta spinduliuotë sukelia skirtingus paþeidimusaugalo làstelëse: DNR, membranø bei fotosintezës sistemos, fitohormonø(Tevini, 1994; Rozema ir kt., 1997; Jansen ir kt., 1998; Hollosy, 2002).Tiriant minëtus stresorius, didelë reikðmë tenka ekologiniams parametrams –augimui, derliui ir reprodukcijos galimybëms. Biocheminiai ir fiziologiniaiparametrai, apibûdinantys UV-B ir ozono sukeltus pokyèius dar prieð iðryðkëjantmatomiems paþeidimams, yra svarbûs genotipø jautrumui terðalams nustatyti(Scebba ir kt., 2003). Fotosintezë yra pagrindinis fiziologinis procesas, kaiaugalai reaguoja á pasikeitusias aplinkos sàlygas. Pigmentai – fotosintezëssistemos dalis, o jø pokyèius galima naudoti ozono ir UV-B spinduliuotëspoveikiui tirti (Calatayud, Barreno, 2004). Ávairiø augalø fotosintezës pigmentøjautrumas ozonui skyrësi: Nicotiana tabacum, Hedera helix, Solanum tuberosummaþëjo chlorofilo kiekis (Adedipe ir kt., 1973; Della Torre ir kt., 1998; Saitanisir kt., 2001; Bindi ir kt., 2002), o Cucumis satinus, Oryza sativa nemaþëjo(Agrawal ir kt., 1993; Welfare ir kt., 1996). Daugelis autoriø nustatë ir skirtingàjautrumà UV-B spinduliuotei ne tik tarp rûðiø, bet ir tarp veisliø (Smith ir kt.,2000).Darbo tikslas – nustatyti þemës ûkio augalø fotosintezës pigmentøtolerancijà ozono ir UV-B spinduliuotës sukeltam stresui.Tyrimo objektas ir metodai. Vegetaciniai bandymai atlikti LSDI Augaløfiziologijos laboratorijos fitotroniniame komplekse 2004-2005 m. Tirta baltojibalanda (Chenopodium album L.), gauruotoji soja ‘Progres’ (Glycine max (L.)Merr.), vasarinis mieþis ‘Aura’ (Hordeum vulgare L.), valgomasis pomidoras‘Svara’ (Lycopersicon esculentum Mill.), pašarinis motiejukas ‘Gintaras II’(Phleum pratense L.), sëjamasis þirnis ‘Ilgiai’ (Pisum sativum L.), valgomasisridikëlis ‘Þara’ (Raphanus sativus L.) ir raudonasis dobilas ‘Liepsna’ (Trifoliumpratense L.).Tirtas tokiø koncentracijø ozono poveikis: 0 (kontrolinis var.), 120 µg m -3 ,240 µg m -3 , 360 µg m -3 . Atitinkamos koncentracijos ozonas laikytas septyniasvalandas per dienà, penkias dienas per savaitæ. Ozono koncentracijos generuotos15

ozono generatoriumi „OSR-8" (Ozone Solutions, Inc.), o koncentracijamatuota ir išlaikyta nešiojamuoju ozono monitoriumi „OMC-1108“ (Ozonesolutions, Inc.). Bandymas truko dvi savaites.Tirtos tokios UV-B spinduliuotës dozës: 0 (kontrolinis var.), 1, 3, 5, 7 ir9 kJ m -2 per dienà. UV-B spinduliuotæ skleidë „UV-B“ lempos (TL 40W/12RS UV-B Medical, Philips). Augalai UV-B spinduliuote ðvitinti penkias dienas.Visuose bandymuose augalai auginti 5 l talpos vegetaciniuose induose,pH 6-6,5 rûgðtumo substrate. Bandymo variantai kartoti tris kartus, á kiekvienàvegetaciná indà sëta po 25-30 augalø. Iki sudygimo ir vienà savaitæ sudygæaugalai auginti ðiltnamyje, paskui perneðti á fitokameras (fotoperiodas –16 val., temperatûra dienà – 21°C, naktá – 17°C).Fotosintezës pigmentai þaliuose lapuose nustatyti spektrofotometriniubûdu 100% acetono iðtraukoje pagal Vetðteinà (Wettstein, 1957)spektrofotometru „Genesys 6” (ThermoSpectronic, USA). Matavimai kartotitris kartus bandymø pabaigoje. Fotosintezës pigmentø analizei po ozonopoveikio imti eksperimento metu naujai iðsivystæ lapai. Po UV-B poveikiopaimti tokie lapai: baltosios balandos – 3-5 lapas nuo stiebo apaèios,gauruotosios sojos – pirmi tikrieji lapai, vasarinio mieþio – 2-3 lapas nuoapaèios, valgomojo pomidoro – 2 lapas nuo stiebo apaèios, paðarinio motiejuko– 2-3 lapas nuo ûglio apaèios, sëjamojo þirnio – 1-5 lapas nuo stiebo apaèios,valgomojo ridikëlio – 3-4 eksperimento metu naujai susiformavæs lapas,raudonojo dobilo – 2-3 lapas nuo ûglio apaèios.Statistinei analizei apskaièiuotas vidurkis ir standartinë paklaidaMS EXCEL programa.Rezultatai. Ozono poveikis. Augalø reakcija á ozono poveiká buvoskirtinga. Jautriausiai reagavo mieþiai, motiejukai, þirniai ir dobilai. Ðiuoseaugaluose chlorofilo a (1 pav.) ir karotinoidø (3 pav.) kiekis sumaþëjo, kaididëjo ozono koncentracija. Chlorofilo b kiekis kito kiek kitaip. Nuo didesniøkoncentracijø ozono motiejukø ir dobilø lapuose jo kiekis buvo didesnis negukontroliniuose augaluose (2 pav.). Didesnës koncentracijos ozonas skatinopigmentø sintezæ sojos, pomidorø ir ridikëliø lapuose. Didþiausios (360 mg m -3) koncentracijos ozonas sojos ir ridikëliø lapuose chlorofilo a ir karotinoidøkieká ðiek tiek sumaþino, o chlorofilo b kiekis buvo panaðus veikiant visomisozono koncentracijomis. Balandø lapuose pigmentø kiekis nuo ozono sumaþëjo,taèiau tarp skirtingø koncentracijø esminiø skirtumø nebuvo (1, 2, 3 pav.).Chlorofilo a ir b santykis beveik visuose augaluose sumaþëjo, kai didëjo ozonokoncentracija. Mieþiø ir þirniø lapuose ðis santykis nedaug sumaþëjo tik paveikusdidesnës koncentracijos ozonu (4 pav.).16

mg g -11,81,61,41,21,00,80,60,40,20Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 120 μ g m -3 240 μ g m -3 360 μ g m -3Glycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.1 pav. Ozono poveikis chlorofilo a kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 1. Effect of ozone on chlorophyll a content in green plant leavesmg g -10,80,70,60,50,40,30,20,10Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 120 μ g m -3 240 μ g m -3 360 μ g m -3Glycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.2 pav. Ozono poveikis chlorofilo b kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 2. Effect of ozone on chlorophyll b content in green plant leavesmg g -10,70,60,50,40,30,20,10Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 120 μ g m -3 240 μ g m -3 360 μ g m -3Glycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.3 pav. Ozono poveikis karotinoidø kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 3. Effect of ozone on carotenoids content in green plant leaves17

6,0Kontrolinis variantas / Control 120 μ g m -3 240 μ g m -3 360 μ g m -35,04,03,02,01,00Chenopodiumalbum L.Glycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersiconvulgare L. esculentumMill.Phleumpratense L.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.4 pav. Ozono poveikis chlorofilo a ir b santykiui þaliuose augalø lapuoseFig. 4. Effect of ozone on chlorophyll a and b ratio in green plant leavesUV-B poveikis. Jautriausi UV-B spinduliuotei buvo mieþiai. Jølapuose chlorofilo a ir b kiekis maþëjo, kai didëjo UV-B spinduliuotës dozës(5, 6 pav.). Karotinoidø kiekis nuo 3-9 kJ dozës poveikio buvo panaðus(7 pav.). Chlorofilo a kiekis þirniø lapuose labai sumaþëjo, taèiau 1-3 kJ ir5-7 kJ poveikio buvo panaðus (5 pav.). Chlorofilas b šiuose augaluose buvomaþiau jautrus UV-B spinduliuotës poveikiui (6 pav.). Karotinoidø kiekis nuoðios spinduliuotës sumaþëjo, taèiau buvo panaðus visuose variantuose (7 pav.).mg g -13,02,52,01,51,00,50Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 1 kJ 3 kJ 5 kJ 7 kJ 9 kJGlycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.5 pav.UV-B spinduliuotës poveikis chlorofilo a kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 5. Effect of UV-B radiation on chlorophyll a content in green plant leavesIðtvermingiausi UV-B spinduliuotei buvo pomidorai, ridikëliai ir dobilai.Pomidorø lapuose 1-3 kJ UV-B spinduliuotës dozës skatino pigmentø sintezæ,o nuo kitø doziø jø kiekis buvo panaðus kaip kontroliniø augalø. Eksperimentometu naujai iðsivysèiusiuose ridikëliø lapuose po UV-B spinduliuotës susikaupëdaugiau pigmentø negu be jos poveikio, nors labiausiai pigmentø sintezæ skatino1-3 kJ UV-B spinduliuotë. Naujai iðsivysèiusiuose dobilø lapuose daugiausiapigmentø buvo paveikus 7-9 kJ doze. Sojø ir motiejukø lapuose chlorofiløkiekis dël UV-B spinduliuotës sumaþëjo, taèiau tarp doziø esminiø skirtumønebuvo. Sojø lapuose karotinoidø padaugëjo, kai didëjo UV-B spinduliuotë.Balandø lapuose nuo 7-9 kJ spinduliuotës sumaþëjo chlorofilo a, chlorofilo bkiekis buvo panaðus kaip kontroliniø augalø, o karotinoidø ðiek tiek padaugëjo.18

Chlorofilo a ir b santykis daugelio augalø lapuose sumaþëjo tik nuo 7-9 kJUV-B spinduliuotës. Jautriausi buvo þirniai. Jø lapuose ðis santykis sumaþëjojau nuo 1 kJ poveikio. Pomidorø lapuose ðis santykis nuo UV-B spinduliuotëspadidëjo (5-8 pav).mg g -10,90,80,70,60,50,40,30,20,10Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 1 kJ 3 kJ 5 kJ 7 kJ 9 kJGlycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.6 pav. UV-B spinduliuotës poveikis chlorofilo b kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 6. Effect of UV-B radiation on chlorophyll b content in green plant leavesmg g -11,00,90,80,70,60,50,40,30,20,10Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 1 kJ 3 kJ 5 kJ 7 kJ 9 kJGlycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.7 pav. UV-B spinduliuotës poveikis karotinoidø kiekiui þaliuose augalø lapuoseFig. 7. Effect of UV-B radiation on carotenoids content in green plant leaves5,04,54,03,53,02,52,01,51,00,50Chenopodiumalbum L.Kontrolinis variantas / Control 1 kJ 3 kJ 5 kJ 7 kJ 9 kJGlycinemax(L.)Merr.Hordeum Lycopersicon Phleumvulgare L. esculentum pratense L.Mill.Pisumsativum L.Raphanussativus L.Trifoliumpratense L.8 pav. UV-B spinduliuotës poveikis chlorofilo a ir b santykiui þaliuose augalølapuoseFig. 8. Effect of UV-B radiation on chlorophyll a and b ratio in green plant leaves19

Aptarimas. Fotosintezës aparato bûklë ir veikla susijusi su fotosintezëspigmentais – bendru chlorofilø ir karotinoidø kiekiu bei b-karotinu, kuriedalyvauja fotosistemø apsaugoje nuo fotooksidacinio streso (Guidi ir kt., 1997).Fotosintezës pigmentø kiekio pokyèius dël ozono ávairiø augalø lapuose apraðodaugelis mokslininkø (Agrawal ir kt., 1993; Welfare ir kt., 1996; Della Torre irkt., 1998; Saitanis ir kt., 2001; Bindi ir kt., 2002; El-Khatib, 2003). Mûsøtyrimuose daugeliu atveju irgi pastebimas sumaþëjæs pigmentø kiekis, kurá lëmëne tik ozono koncentracija, bet ir augalo rûðis (1, 2, 3 pav.). Todël fotosintezëspigmentø kiekio sumaþëjimas gali bûti O 3sukelto streso indikatorius.Literatûroje randama duomenø, kad chlorofilai a ir b yra vienodai jautrûsozono poveikiui (Admunson ir kt., 1991; El-Khatib, 2003). Mûsø tyrimøduomenimis, jautresnis buvo chlorofilas a (1 pav.). Motiejukø ir dobilø lapuosenuo didesnës koncentracijos ozono chlorofilo b padaugëjo palyginus sukontroliniais augalais, nors chlorofilo a juose buvo maþiau arba nedaug skyrësinuo jø (1, 2 pav.). Sojø ir ridikëliø lapuose chlorofilas a, esant 360 µg m -3koncentracijai, sumaþëjo palyginus su kitomis koncentracijomis, o chlorofilo bkiekis net ðiek tiek padidëjo (1, 2 pav.). Karotinoidai yra gyvybiškai svarbusveiksnys, lemiantis chlorofilø apsaugà nuo fotooksidacinës destrukcijos(Lichtenthaler, 1987). Daugelio autoriø duomenimis, jø kiekis maþëja veikiantozonu (Adedipe ir kt., 1973; Della Torre ir kt., 1998; Saitanis ir kt., 2001; Bindiir kt., 2002). Mûsø tyrimuose karotinoidai buvo tiek pat jautrûs ozono poveikiui,kaip ir chlorofilas a (1, 3 pav.).Apibendrinant ozono poveiká fotosintezës pigmentams, matyti, kad, kaipteigia daugelis autoriø (Agrawal ir kt., 1993; Welfare ir kt., 1996; Della Torre irkt., 1998; Saitanis ir kt., 2001; Bindi ir kt., 2002), skirtingø rûðiø augalaiskirtingai reagavo á ozono poveiká. Jautriausi buvo mieþiai, motiejukai, þirniaiir dobilai. Dobilus prie jautriø ozonui augalø skiria ir kiti autoriai. Mieþiaiskiriami prie tolerantiðkø augalø (Reddy, Hodges, 2000), taèiau tai galëjo lemtiir veislës savybës. Skirtingà veisliø jautrumà ozonui nurodo ir kiti autoriai(El-Khatib, 2003). Atspariausios ozonui buvo sojos, pomidorai ir ridikëliai.Literatûros duomenimis, sojos skiriamos prie tolerantiðkø, o pomidorai irridikëliai prie vidutiniðkai jautriø augalø (Reddy, Hodges, 2000). Paþymëtina,kad pomidorø ir ridikëliø lapai, kurie buvo susiformavæ be ozono, poveikiometu buvo paþeisti ir nukrito. Galima teigti, kad poveikio metususiformavusiuose lapuose fotosintezës pigmentø sistema jau adaptavosi priedidesnës koncentracijos ozono.Kai kurie autoriai teigia, kad augalø jautrumas UV-B spinduliuotei galibûti kaip tiesioginiø làstelës struktûrø ir funkcijø paþeidimo arba neefektyviosaklimatizacijos proceso rezultatas. Uþdarose kamerose atlikti eksperimentaigali rodyti nenatûraliai didelá jautrumà, nes dël maþos fotosintetiðkai aktyviosradiacijos lygio ir prasto spektrinio pasiskirstymo gali slopinti efektyvøapsauginiø mechanizmø vystymàsi (Smith ir kt., 2000). Fotosintezë yra vienassvarbiausiø augalø procesø. Ji bûtina biomasei augti, todël daþnai naudojamatiriant UV-B spinduliuotæ. Fotosintezës eigà lemia chlorofilo absorbcinëssavybës, o dël UV-B radiacijos sumaþëjæ chlorofilø kiekis gali lemti ir maþesná20

iomasës kaupimàsi ir gali bûti indikatorius UV-B spinduliuotei jautriemsaugalams nustatyti. Todël augalai, kurie gali iðlaikyti nepakitusá chlorofilø kiekáper UV-B poveiká, yra maþiau jautrûs (Smith ir kt., 2000). Literatûrojepateikiama prieðtaringø duomenø apie UV-B spinduliuotës poveiká fotosintezëspigmentams, o skirtingø rûðiø augalø jautrumas gali skirtis. Vieni autoriai teigia,kad UV-B spinduliuotë ypaè sumaþina chlorofilø ir karotinoidø kieká, ir netvienos rûðies augalø skirtingø veisliø reakcija gali labai skirtis (Smith ir kt.,2000; Carletti ir kt., 2003). Kiti teigia, kad chlorofilo a ir karotinoidø kiekislieka stabilus, o tik ðiek tiek sumaþëja chlorofilo b kiekis (Barsig ir kt., 2000).Mûsø tyrimuose iðryðkëjo, kad pagal chlorofilø kieká lapuose jautriausi UV-Bspinduliuotei buvo mieþiai. Jautrûs ðiam poveikiui buvo ir þirniai, taèiauchlorofilo b kiekis buvo stabilesnis, kai didëjo spinduliuotës dozës (5, 6 pav.).Kad ðie augalai jautrûs UV-B spinduliuotei, nurodo ir kiti autoriai (Reddy,Hodges, 2000). Karotinoidø kiekis minëtuose augaluose kito maþiau, oþirniuose nuo didesnës UV-B spinduliuotës dozës jø kiekis susilygino sunepaveiktais augalais (7 pav.). Svarbiausia karotinoidø funkcija yra fotosistemøapsauga nuo fotooksidacinio paþeidimo, ir karotinoidai ið ksantofilø ciklo,iðsklaidydami suþadinimo energijos pertekliø, atlieka didþiausià vaidmenáfotoapsaugai (Yamamoto, Bassi; 1996). Galima manyti, kad pradeda veiktimieþiø ir þirniø apsauginiai mechanizmai, bet jie nepakankami. Esantintensyvesnei UV-B spinduliuotei, karotinoidø didëjimo tendencijos nustatytosir sojø bei balandø lapuose, nors chlorofilø kiekis juose ðiek tiek sumaþëjo(5-7 pav.).Pagal fotosintetiniø pigmentø pokyèius, atspariausi buvo pomidorai,ridikëliai ir dobilai. Ypaè iðsiskyrë pastarieji, nes jø lapuose nuo 7-9 kJspinduliuotës pigmentø kiekis labai padidëjo (5-7 pav.). Ridikëlius ir dobilusprie tolerantiðkø UV-B spinduliuotei priskiria ir kiti autoriai, taèiau pomidorainurodomi kaip jautrûs augalai (Reddy, Hodges, 2000).Mûsø tyrimuose nagrinëtas ir chlorofilo a ir b santykis. Daugeliu atveju jisðiek tiek sumaþëjo tik esant didþiausiø doziø UV-B spinduliuotei. Tik þirniuosejis nuolat maþëjo, kai didëjo UV-B spinduliuotës dozës (8 pav.). Vieni autoriaiteigia, kad chlorofilo a ir b santykio sumaþëjimas nuo UV-B spinduliuotës yranorma (Smith ir kt., 2000), o kiti teigia, kad tokiø dësningumø nenustatyta.Pavyzdþiui, sojose jis maþëja (Vu ir kt., 1981), nors mûsø tyrimuose net nuodidþiausiø UV-B doziø spinduliuotës patikimø skirtumø nuo kontroliniø augalønenustatyta. Kiti teigia, kad kukurûzø, pupeliø, ridikëliø ir mieþiø lapuose jisdidëja (Tevini, 1994). Mûsø tyrimuose ridikëliø ir mieþiø lapuose tokiødësningumø nebuvo (8 pav.). Ávairûs autoriai teigia, kad ðis rodiklis nesusijæssu morfologinëmis struktûromis ir nëra adaptacijos poþymis, bet gali reikðti,jog augalas patyrë stresà (Barsig et al., 2000; Smith et al., 2000).Galima teigti, kad abiems veiksniams jautriausi buvo mieþiai ir þirniai, otolerantiðkiausi – pomidorai ir ridikëliai. Jautrûs ir motiejukai. Sojos pasiþymëjotolerantiðkumu ozonui, o raudonieji dobilai – UV-B spinduliuotei. Balandosejokiø ryðkesniø dësningumø nenustatyta, taèiau, didëjant nepalankiø veiksniødozëms, daugeliu atveju pastebëtos fotosintezës pigmentø maþëjimo21

tendencijos. Manoma, kad jos yra vidutiniðkai tolerantiðkos. Apskritai,fotosintezës pigmentai ávairiø rûðiø augaluose skirtingai reaguoja á ozono irUV-B spinduliuotës poveiká ir gali bûti adaptacijos prie ðiø nepalankiø veiksniøpoþymis. Kad objektyviau bûtø nustatyti augalø jautrumà ðiems veiksniams,kaip teigia ir kiti autoriai, tai turi bûti siejama su biomasës kaupimu, augimogreièiu ir panaðiais rodikliais (Barsig et al., 2000; Smith et al., 2000).Išvados. 1. Pagal fotosintezës pigmentø pokyèius ozono ir UV-B poveikiujautriausi yra mieþiai ir þirniai, o tolerantiðkiausi – pomidorai ir ridikëliai.2. Fotosintezës pigmentai ávairiø rûðiø augaluose skirtingai reaguoja áozono ir UV-B spinduliuotës poveiká ir gali bûti kaip adaptacijos prie ðiønepalankiø veiksniø poþymis.Pastaba. Darbas yra sudëtinë projekto „APLIKOM“, kurá remia Lietuvosmokslo ir studijø fondas, dalis.Gauta2006 01 12Parengta spausdinti2006 04 18Literatûra1. Adedipe N. O., Fletcher R. A., Ormrod D. P. Ozonelesions in relation to senescence of attached and detached leaves of tobacco // Atmos.Environ. 1973. Vol. 7. P. 357-361.2. Admunson R. G., Alscher R. G. Fellows S., RubinG., Fincher J., Van Leuken P., Weinstein L.H. Seasonalchanges in the pigments, carbohydrates and growth of red spruce as affected by exposureto ozone for two growing seasons // New Phytologist. 1991. Vol. 118. P. 127-137.3. Agrawal M., Krizek D. T., Agrawal S. B., KramerG. F., Lee E. H., Mirecki R. M., Rowland R. A. Influence ofinverse day/night temperature on ozone sensitivity and selected morphological andphysiological responses of cucumber // J. Am. Soc. Hort. Sci. 1993. Vol. 118. P. 649-654.4. Barsig M., Malz R. Fine structure, carbohydrates and photosyntheticpigments of sugar maize leaves under UV-B radiation // Environ. Exp. Bot. 2000.Vol. 43. P. 121-130.5. Bindi M., Hacour A., Vandermeiren K., Craigon J.,Ojanperä K., Sellden G., Högy P., Finnan J., Fibbi L.Chlorophyll concentration of potatoes grown under elevated carbon dioxide and/ orozone concentrations // Eur. J. Agronom. 2002. P. 319-335.6. Calatayud A., Barreno E. Response to ozone in two lettucevarieties on chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments and lipid peroxidation// Plant Physiology and Biochemistry. 2004. Vol. 42. P. 549-555.7. Carletti P., Masi A., Wonish A., Grill D., Tausz M.,Ferretti M. Changes in antioxidant and pigment pool dimensions in UV-Birradiated maize seedlings // Environmental and Experimental Botany. 2003. Vol.50.P. 149-157.8. Conner J. K., Zangori L. A. Combined effects of water, nutrient,and UV-B stress on female fitness in Brassica (Brassicaceae) // American Journal ofBotany. 1998. Vol. 85. N. 7. P. 925-931.9. Della Torre G., Ferranti F., Lupattelli M.,Pocceschi N., Figoli A., Nali C., Lorenzini. Effects of ozoneon morpho-anatomy and physiology of Hedera helix // Chemosphere. 1998. Vol. 36.P.651-656.22

10. El-Khatib A. A. The response of some common Egyptian plants toozone and their use as biomonitors // Environmental Pollution. 2003. Vol. 111. P. 127-133.11. Guidi L., Nali C., Ciompi S., Lorenzini G.,Soldatini G. F. The use of chlorophyll fluorescence and leaf gas exchange asmethods of studying the different responses to ozone of two beans cultivars // J. Exp.Bot. 1997. Vol. 48. P. 173-179.12. H eath R. L. The modification of photosynthetic capacity induced byozone exposure. // Photosynthesis and the Environment. Kluwer Academic Press, TheNetherlands. 1996. P. 409-433.13. H ollosy F. Effects of ultraviolet radiation on plant cell // Micron. 2002.Vol. 33. P.179-197.14. Jansen M. A. K., Gaba V., Grreeberg B. M. Higherplants and UV-B radiation: balancing damage, repair and acclimation // Trends in plantscience. 1998. Vol. 3. P. 131-135.15. J ulkunen-Tiitto R., Haggman H., Aphalo P. J.,Lavola A., Tegelberg R., Veteli T. Growth and defence in deciduoustress and shrubs under UV-B // Environmental Pollution. 2005. Vol. 137. P. 404-414.16. Y a m a m oto H. Y., Bassi R. 1996. Carotenoids: localization andfunction // Oxygenic Photosynthesis: The light Reactions. Kluwer Academic Publisher,1996. P. 539-563.17. Kl e i e r C., F arnsworth B., Winner W. Photosynthesis andbiomass allocation of radish cv. “Cherry Belle” in response to root temperature andozone // Environmental Pollution. 2001. Vol. 111. P. 127-133.18. Lichtenthaler H. K. Chlorophylls and carotenoids: pigments ofphotosynthetic biomembranes // Methods Enzymol. 1987. Vol. 148. P. 351-382.19. Ojanperä K., Patsikka E., Ylaranta E. Effects of lowozone exposure of spring wheat on net CO2 uptake, rubisco, leaf senescence and grainfilling // New Phytologist. 1998. Vol.138. P. 451-460.20. P asqualini S., Batini P., Ederli A., Porceddu A.,Piccioni C., de Marchis F., Antonielli M. Effects of shorttermozone fumigation on tobacco plants: response of the scavenging system andexpression of the glutathione reductase // Plant, Cell and Environment. 2001. Vol. 24.P. 245-252.21. Pleijel H., Almbring Norberg P., Selldèn G.,Skärby L. Tropospheric ozone decreases biomass production in radish plants(Raphanus sativus) grown in rural south-west Sweden // Environmental Pollution. 1999.Vol. 106. P. 143-147.22. R eddy K. R., Hodges H. F. (Eds). Climate change and globalcrop productivity. Wallingford: CAB International. 2000. 472 p.23. R ozema J., Jos van de Staaij, Bjorn L. O.,Caldwell M. UV-B as an environmental factor in plant life: stress and regulation// Tree. 1997. Vol.12. P. 22-28.24. R uneckles V.C., Krupa S.V. The impact of UV-B radiation andozone on terrestrial vegetation // Environmental Pollution. 1994. Vol. 83. N. (1-2).P.191-213.25. S a i t a n i s C. J., Riga-Karandinos A. N.,Karandinos M. G. Effects of ozone on chlorophyll and quantum yield oftobacco (Nicotiana tabacum L.) // Chemosphere. 2001. Vol. 42. N. 8. P. 945-953.26. S cebba F., Soldatini G., Ranieri A. Ozone differentiallyaffects physiological and biochemical responses of two clover species; Trifolium repensand Trifolium pratense // Environmental Pollution. 2003. Vol. 123. P.209-216.23

27. S mith J. L., Burritt D. J., Bannister P. Shoot dry weight,chlorophyll and UV-B-absorbing compounds as indicators of a plant’s sensitivity toUV-B radiation // Annals of Botany. 2000. Vol. 86. P.1057-1063.28. T evini M. Physiological changes plants related to UVB-radiation: anoverview // Stratospheric Ozone Depletion and UV-B Radiation in the Biosphere.Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. 1994. P. 37-55.29. V u C. V., A llen L. H. J., Garrard L. A. Effects ofsupplemental UV-B radiation on growth and leaf photosynthetic reaction of soybean(Glicine max) // Physiologia Plantarum. 1981. 1981.Vol. 52. P. 353-362.30. W e i G a o, Z heng Y., Slusser J. R., Heisler G. M.Impact of enhanced ultraviolet-B irradiance on cotton growth, development, yield, andqualities under field conditions // Agricultural and Forest Meteorology. 2003. Vol.120. P. 241-248.31. Welfare K., Flowers T. J. Taylor G., Yeo A. R.Additive and antagonistic effects of ozone and salinity on the growth, ion contents andgas exchange of five varieties of rice Oryza sativa L // Environmental Pollution. 1996.Vol. 92. P. 257-266.32. W ettstein D. Chlorophyll Letale und der submikroskopisheFormweschsel der Plastiden // Experimental cell research. 1957. Vol. 12, p. 427.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 14-24.TOLERANCE OF PHOTOSYNTHESIS PIGMENTS SYSTEM OFAGRICULTURAL PLANTS TO OZONE AND UV-B RADIATIONSTRESSA. Brazaitytë, R. Juknys, J. Sakalauskaitë, J. B. Ðikðnianienë, I. Januðkaitienë,K. Dëdelienë, A. Sliesaravièius, A. Ramaðkevièienë, R. Juozaitytë, J. Ðlepetys,Þ. Kadþiulienë, S. Lazauskas, P. DuchovskisSummaryThe object of the work was to determine tolerance of photosynthesis pigmentsystem of agricultural plants to ozone and UV-B radiation stress. Investigations werecarried out in chambers of phytotron complex, LIH. Chenopodium album L.,Glycine max (L.) Merr. var. Progres, Hordeum vulgare L. var. ‘Aura’, Lycopersiconesculentum Mill. var. ‘Svara’, Phleum pratense L. var. ‘Gintaras’, Pisum sativum L. var.‘Ilgiai’, Raphanus sativus L. var. ‘Þara’ ir Trifolium pratense L. var. ‘Liepsna’ was usedfor investigations. Ozone concentrations of 120; 240; 360 mg m -3 (7h each day, 5 daysper week) and UV-B radiation doses of 0 (control), 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m -2 d -1 were applied.Photoperiod of 16 h and temperatures at 21/17°C (day/night) were maintained.Photosynthesis pigments content was determined in green leaves. According to variationof photosynthesis pigments, Hordeum vulgare and Pisum sativum were the most sensitiveto ozone and UV-B radiation, while Lycopersicon esculentum and Raphanus sativusappeared to be the most tolerant. Photosynthesis pigments system of various plantspecies differently responded to the effect of ozone and UV-B radiation and, hence,could be an indicator of adaptation to these unfavorable factors.Key words: agricultural plants, carotenoids, chlorophylls, ozone, UV-B radiation.24

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 25-31.ÐALÈIO INDUKUOJAMO COR47 GENO IÐSKYRIMAS IRJO HOMOLOGØ TYRIMASIrena ZALUNSKAITË, Rytis RUGIENIUS,Dalia GELVONAUSKIENË, Vidmantas BENDOKAS,Jurgita VINSKIENË, Vidmantas STANYSLietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-54333, Kauno g. 30,Babtai, Lietuva. El. paðtas: I.Zalunskaite@lsdi.ltNaudojant polimerazinæ grandininæ reakcijà (PGR), iš baltaþiedþio vairenio(Arabidopsis thaliana) iðskirta ir padauginta ðalèio indukuojamo COR47 geno kopijinëDNR (kDNR). COR47 geno 1077 bp dydþio fragmentas klonuotas á pUC57 plazmidæir sekvenuotas. Palyginus fragmento sekà su duomenø bazëje (GeneBank (NCBI))pateikta COR47 geno seka bei ðio geno homologais þoliniuose (vienskilèiuose irdviskilèiuose) bei sumedëjusiuose (sëklavaisiuose ir kaulavaisiuose) augaluose, árodyta,kad tai identiška duomenø bazës (GeneBank (NCBI)) pateiktai baltaþiedþio vairenioCOR47 geno sekai. Ðio fragmento tapatumas su þoliniø dviskilèiø augalø (trikertë þvaginë,Capsella bursa-pastoris, Brassicaceae) COR47 geno homologais buvo 81,2%, þoliniøvienskilèiø (sëjamasis kvietys, Triticum aestivum, Poaceae) – 46,3%, sumedëjusiøsëklavaisiø (naminë obelis, Malus domestica, Rosaceae) augalø – 33,4%, o kaulavaisiø(paprastasis persikas, Prunus persica, Rosaceae) – 33,3%. Naminës obels ir paprastojopersiko COR47 geno homologø tapatumas – 56,3%. Nustatyti konservatyvûs COR47geno sekø fragmentai, bûdingi visiems tirtiems dviskilèiams augalams, ir parinktipradmenys COR genø funkciniams homologams iðskirti bei jø DNR sekomsidentifikuoti kituose dviskilèiuose augaluose.Reikšminiai þodþiai: atsparumas ðalèiui, COR47, kDNR, PGR, pradmuo.Ávadas. Neigiama temperatûra sumaþina sodo augalø produkcijà ir ribojaauginimo vietas. Modeliniø augalø tyrimai rodo ðalèio reguliuojamø COR genøsvarbà, nulemiant atsparumà ðalèiui (Thomashow, 2001). Ðiø genø raiðkospokyèiai tiek iRNR akumuliacijos (Hughes and Dunn, 1996), tiek fermentøaktyvumo (Guy, 1990; Thomashow, 1990; Holaday ir kt., 1992; Howarth andOugham, 1993) lygiu pastebimi po keliø valandø þemos temperatûros poveikio.COR47 genas koduoja 47 kDa baltymà dehidrinà. Ðio geno produkto pagausëja,kai temperatûra nukrinta iki 10°C. Manoma, kad šio geno koduojamas baltymassaugo augalo làstelës struktûrà nuo paþeidimø, atsirandanèiø dël vandensnetekties (Dure, 1993). COR47 genà indukuoja ir sausros stresas bei absciso25

ûgðtis (Gilmour ir kt., 1992, Hajela ir kt., 1990).COR genai identifikuojami tiek iðtverminguose þiemà (þieminiai javai)(Takumi ir kt., 2003), tiek jautriuose ðalèiui (mandarinas, greipfrutiniscitrinmedis, tabakas) (Porat ir kt., 2002; Sanchez-Ballesta ir kt., 2004) augaluose.Ðiø genø polimorfizmas byloja apie jø galimà funkciná polimorfizmà. Nëravisiðkai aiðku, kokiu lygiu nevienodà atsparumà ðalèiui lemia ávairiø rûðiø augaløCOR genø ir jø analogø DNR sekø skirtumai.Darbo tikslas – išskirti ir klonuoti baltaþiedþio vairenio COR47 genà,ávertinti klonuotos DNR sekos ir þoliniø (vienskilèiø ir dviskilèiø) beisumedëjusiø (sëklavaisiø ir kaulavaisiø) augalø COR47 geno homologø sekøtapatumà bei nustatyti ðio geno konservatyvias sekas PGR pradmenims parinkti.Tyrimo objektas ir metodai. Bendroji DNR išskirta iš baltaþiedþio vairenio(Arabidopsis thaliana) Colombia ekotipo heksadeciltrimetilamonio bromido(CTAB) metodu (Doyle, Doyle, 1990). Bendroji RNR išskirta naudojant RNRiðskyrimo rinkiná (Perfect RNA, Eukaryotic Mini, Eppendorf, Vokietija) pagalgamintojo rekomendacijas. Vairenio RNR iðskirta ið 1 parà 8°C temperatûrojeaugintø augalø.COR47 geno kopijinë DNR (kDNR) susintetinta ið vairenio RNRnaudojant COR47 pradmená COR47F3 (1 lentelë) ir sintezës rinkiná(RevertAid H Minus First Strand cDNA Synthesis Kit, MBI Fermentas,Lietuva) pagal gamintojo pateiktà metodikà.PGR reakcijai, kDNR padauginti naudota 40 ml reakcijos mišinio, kuriamebuvo 2,5 vienetai PGR polimeraziø miðinio (High Fidelity Enzyme Mix,Fermentas, Lietuva): 0,8 mg kDNR, 1,5 mM MgCl 2, 1 µM pradmenø COR47F3ir COR47R5, 0,2 mM dNTP (lentelë).Lentelë. PGR naudoti pradmenys ir jø sekosTable. Primers, used for PCR, and their sequencesPradmuo / PrimerCOR47F3COR47R5Seka / Sequence(5'-CATTCTAGATCAAGATTAACTATGGCTGAGGAGTACAAG-3')(5'-AATCTAGAATCACCAAACGTAAGAGTGAGTATACGATG-3')XbaI restriktazës atpaþinimo vieta / XbaI restrictaze recognition siteDNR denatûracija atlikta 94°C, 4 min., 35 ciklai – 94°C, 1 min. 30 s.,61°C, 1 min. 20 s., 72°C, 3 min., pabaigoje – 72°C, 6 min. Padaugintas ir XbaIrestrikcijos endonukleaze (MBI Fermentas, Lietuva) paveiktas 1077 bp DNRfragmentas iðgrynintas ið 1% agarozës gelio naudojant iðgryninimo rinkiná(Cyclo-Pure Gel Extraction Kit, Amresco, JAV). Elektroforezës metu gautirezultatai ávertinti paveikus UV spinduliuote. Naudotas DNR grandinës ilgioþymuo O‘GeneRuler TM 1 kb DNA Ladder (MBI Fermentas, Lietuva).DNR fragmentas su COR47 genu klonuotas á pUC57 plazmidæ.Transformuotos bakterijos atrinktos LB terpëje su ampicilinu. Atrinktos baltoskolonijos po reakcijos su IPTG (izopropil-beta-D-tiogalaktopiranozidas) irX-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolil-beta-D-galaktopiranozidas). Fragmentas26

sekvenuotas Sekvenavimo centre (Biotechnologijos institutas, Lietuva).Naudojant „Genamics Expression” kompiuterinæ programà išskirta COR47geno seka palyginta su Genø banko pateiktomis þoliniø (vienskilèiø ir dviskilèiø)ir sumedëjusiø (sëklavaisiø ir kaulavaisiø) augalø COR47 geno analogø sekomis:trikertës þvaginës (Capsella bursa-pastoris) COR 29 – AY513787;sëjamojo kvieèio (Triticum aestivum ) COR39 – AF058794;paprastojo persiko (Prunus persica) PU1 – DY647091;naminës obels (Malus domestica) Mdlv2 – CV525037.Dendrograma sudaryta naudojant Jalview v. 2. 08. 1 vidutinio atstumoalgoritmà, identiðkumas ávertintas procentais (Clamp M. ir kt., 2004).Rezultatai. Panaudojus specifinius pradmenis, amplifikuotas COR47 geno1077 bp fragmentas (1 pav.).1077 bp fragmentas1 pav. Baltaþiedþio vairenio COR47 geno fragmento elektroforegramaFig. 1. Electrophoregram of Arabidopsis COR47 gene fragmentNustaèius fragmento nukleotidø sekà, pasirodë, kad jis yra identiðkasduomenø bazës (GeneBank (NCBI)) pateiktai COR47 geno DNR sekai. Taibyloja apie ávairiø genotipø vairenio COR47 geno konservatyvumà.Iðskirtos geno sekos ir kito kryþmaþiedþiø ðeimos augalo trikertës þvaginës(Capsella bursa-pastoris, Brassicaseae) sekos atitikimas – 81,2%.Erðkëtiniø ðeimos kaulavaisiø – paprastojo persiko (Prunus persica,Rosaceae) ir sëklavaisiø – naminës obels (Malus domestica, Rosaceae) augaløsekø analogija – 56,3%.Baltaþiedþio vairenio COR47 geno sekos ir varpiniø ðeimos augalo sëjamojokvieèio (Triticum aestivum, Poaceae) homologo sekos atitikimas – 46,3%.Tarp baltaþiedþio vairenio ir erðkëtiniø ðeimos augalø COR47 genohomologø analogija – 33%.Ávertinus sekø analogiðkumà visoje augalø grupëje, nustatytas 15 bpfragmentas, bûdingas visoms dviskilèiø augalø genø sekoms (2 pav), Aptiktitrys nukleotidø regionai, pasiþymintys didele analogija: fragmentas tarp 330 ir375, 658 ir 669, bei tarp 796 ir 854 nukleotidø. Likusi sekos dalis gana labili.27

* Sekvenuoto fragmento ir Genø banko pateiktø COR geno sekø atitikimas* Identity between sequenced fragment and COR gene sequences, submitted to NCBI Gene Bank;PP PU1 - persiko PU1 geno sekos fragmentai - DY647091Peach PU1 gene sequence;MD Mdlv2 - naminës obels Mdlv2 sekos fragmentai - CV525037Apple tree Mdlv2gene sequence.ACOR47 – išskirto baltažiedžio vairenio COR47 sekos fragmentaiThale cress COR47 gene sequence;CP COR29 - trikertës þvaginës COR29 sekos fragmentai – AY513787Shepherd's purse COR29 gene sequence.2 pav. Sekvenuoto COR47 geno fragmento (SCCOR47) ir duomenø bazëje(NCBI GneBank) pateiktø skirtingø augalø sekø palyginimasFig. 2. Comparison of sequenced COR47 gene DNA fragment (SCCOR47) with sequencesfrom different plant species, submitted to NCBI Gene BankAptarimas. Klonuoto fragmento 1077 bp dydþio seka yra tapati genø bankopateiktai sekai. Tai rodo, kad COR47 geno sekos ávairovës baltaþiedþio vaireniogenotipuose nëra. Baltaþiedþio vairenio ávairiø genotipø augaluose COR47geno DNR seka, kaip ir COR15 geno, yra labai artima arba net identiðka(Zalunskaitë ir kt. 2005).Per evoliucijà keièiantis augimo sàlygoms ir arealams, augalai genetiniupoþiûriu tolo, atsirado naujos ðeimos, gentys, kuriø genotipas skyrësi nuopradiniø formø. Mûsø atlikta COR47 geno sekø analizë rodo, kad augalamsevoliuciðkai tolstant, skirtumas tarp genø sekø didëja (3 pav.).Þoliniø vienos ðeimos (Brassicaceae) augalø atstovø trikertës þvaginës irbaltaþiedþio vairenio tapatumas yra 81,2%. Analogija matyti ir COR15 genosekø homologuose, kur tapatumas tarp Brassicaceae ðeimos augalø yra 80,7%(Liu ir kt., 2004, Zalunskaitë ir kt. 2005).28

Malus_domestica_Mdlv2Prunus_persica_RUlArabidopsis_thaliana_COR47Capsella_bursa_pastoris_COR47Triticum_aestivum_COR393 pav. COR 47 geno homologø sekø palyginimo dendrogramaFig. 3. Dendrogram of comparison of COR 47 gene homolog sequencesTarpusavyje palyginus sumedëjusiø tos paèios (Rutaceae) šeimos ir genties(Citrus) (Porat ir kt., 2002; Sanchez-Ballesta ir kt., 2004) augalø (greipfrutiniocitrinmedþio, Citrus paradisi ir mandarino hibrido, Citrus clementina x Citrusreticulata) COR15 geno koduojanèias sekas, gauta 98,2% analogija. Palyginustos paèios erðkëtiniø (Rosaceae) ðeimos, bet skirtingø genèiø kaulavaisiø(paprastasis persikas, Prunus persica) ir sëklavaisiø (naminë obelis, Malusdomestica) augalø sekas, gauta 56,3% analogija.Palyginus skirtingø klasiø – dviskilèiø (baltaþiedis vairenis, Arabidopsisthaliana)) ir vienskilèiø (sëjamasis kvietys, Triticum aestivum, Poaceae) (Guo irkt., 1992, Lin ir kt., 1992) þoliniø augalø sekas, nustatytas 46,3% tapatumas.Tos paèios klasës (dviskilèiø) þoliniø (baltaþiedþis vairenis) ir sumedëjusiøsëklavaisiø (naminë obelis) ir kaulavaisiø (paprastasis persikas) augalø COR47geno homologø sekø tapatumas – 33,4% ir 33,3%.Didþiausia COR geno dalis yra labili, taèiau nustatytos trys ganakonservatyvios sritys (2 pav.), bûdingos visiems dviskilèiams augalams, bei15 bp visiðkai tapatus fragmentas, bûdingas dviskilèiams augalams. Tai leidþiadaryti prielaidà, kad sekos labilumas lemia funkciná polimorfizmà ðalèiuiatspariø ir jautriø augalø bei uþsigrûdinimo galimybæ. Konservatyvûs fragmentaiturëtø sàlygoti bendrà apsauginæ funkcijà, saugoti làstelës struktûrà nuopaþeidimø, atsirandanèiø dël vandens netekties, indukuojamos ðalèio, sausrosir absciso rûgðties poveikio.Išvada. COR47 genas labai labilus, taèiau rasta gana konservatyviø,dviskilèiams augalams bûdingø sekø. Nustatytas konservatyvus 15 bp COR47geno analogø fragmentas, kuris gali bûti ðio geno analogø markeris29

polimorfizmo tyrimuose.Padëka. Autoriai dëkoja dr. Danui Baniuliui uþ pagalbà analizuojantduomenis. Ðis tyrimas remiamas Lietuvos valstybinio mokslo ir studijø fondo.Projektas „ABIOTECHA”, reg. Nr. C – 03017.Gauta2006 01 14Parengta spausdinti2006 04 20Literatûra1. Clamp M., Cuff J., Searle S. M., Barton G. J. TheJalview Java Aligment Editor // Bioinformatics. 2004. T. 12. P. 426-427.2. Doyle J. J., Doyle J. L. Isolation of plant DNA from fresh tissue //Focus. 1990. T. 12(1). P. 13-15.3. Dure L. Structural motifs in Lea proteins // In T. J. Close, EA Bray, eds.,Plant Responses to Cellular Dehydration during Environmental Stress. Current Topicsin Plant Physiology. American Society of Plant Physiologists. Rockville: MD. 1993. T.10. P. 91-103.4. Gilmour S. J., Artus N. N., Thomashow M. F. cDNAsequence analysis and expression of two cold-regulated genes of Arabidopsis thaliana.Plant Mol Biol. 1992. T. 18. P. 13-21.5. Guo W., Ward R. W., Thomashow M. F. Characterization ofa cold-regulated wheat gene related to Arabidopsis cor47 // Plant Physiol. 1992. T. 100.P. 915-922.6. Guy C. L. Cold acclimation and freezing stress tolerance: role of proteinmetabolism // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 1990. T. 41. P. 187-223.7. Hajela R. K., Horvath D. P., Gilmour S. J.,Thomashow M. F. Molecular cloning and expression of cor (cold-regulated)genes in Arabidopsis thaliana // Plant Physiol. 1990. T. 93. P. 1246-1252.8. Holaday A. S., Martindale W., Alred R., Brooks A.L., Leegood R.C. Changes in activities of enzymes of carbon metabolism inleaves during exposure of plants to low temperature // Plant Physiol. 1992. T. 98.P. 1105-1114.9. Howarth C. J., Ougham H. J. Gene expression undertemperature stress // New Phytol. 1993. T. 125. P. 1-26.10. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez.11. H ughes M. A., Dunn M. A. The molecular biology of plantacclimation to low temperature // J. Exp Bot. 1996. T. 47. P. 291-305.12. Lin C., Guo W. W., Everson E., Thomashow M. F.Cold acclimation in Arabidopsis and wheat. A response associated with expression ofrelated genes encoding ‘boiling-stable’ polypeptides // Plant Physiol. 1990. V. 94. P.1078-1083.13. Liu S. Wang X. Fan Z. Pang Y. Sun X. Wang X.Tang K. Molecular Cloning and Characterization of a Novel Cold-regulated Genefrom Capsella bursa-pastoris // DNA Sequence. 2004. T. 15(4). P. 262-268.30

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 32-42.MEDÞIØ IR KRÛMØ SODINUKØ LAPIJOS JAUTRUMASDIDELËS KONCENTRACIJOS OZONUIBrigita SERAFINAVIÈIÛTË*, Vidas STAKËNASLietuvos miðkø institutas, LT-53101 Girionys, Kauno r., Lietuva.*El. paðtas: brigitos@gmail.comKontroliuojamosios aplinkos sàlygomis tirta dvylikos rûðiø medþiø ir krûmø lapijosreakcija á ozono poveiká. Á vegetacinius indus pasodinti 3-4 metø sodinukai vienà mënesá5 dienas per savaitæ, 7 val. per dienà veikti 120 mg m -3 , 240 mg m -3 ir 360 mg m -3koncentracijos ozonu. Kas savaitæ vizualiai ávertinti lapijos paþeidimai. Ozono paveiktoslapijos specifiniai paþeidimai virto nespecifiniais. Jau po dviejø dienø nuo 120 mg m -3koncentracijos ozono ant uosio, juodalksnio ir drebulës sodinukø lapijos pastebëtapaþeidimø. Berþo, gudobelës, juodalksnio ir ligustro lapijos paþeidimai buvonespecifiniai. Ilgëjant ekspozicijos laikui bei didëjant ozono koncentracijai, nustatytadidesnë lapijos paþeidimø tendencija. Po eksperimento tirtøjø rûðiø individai suskirstytividutinës paþeidimø gausos didëjimo tvarka: eglë (Picea abies (L.) H.Karst.), àþuolas(Quercus robur L.), putinas (Viburnum opulus L.), juodalksnis (Alnus glutinosa L.),sedula (Cornus sanguinea L.), ligustras (Ligustrum vulgare L.), alyva (Syringavulgaris L.), pušis (Pinus sylvestris L.), gudobelë (Crataegus douglasii Lindl.), uosis(Fraxinus excelsior L.), berþas (Betula pendula Roth.) ir drebulë (Populus tremula L.).Reikšminiai þodþiai: klimato kameros, krûmai, lapijos paþeidimai, medþiai,ozonas, sodinukai.Ávadas. Troposferos arba paþemio ozonas (O 3) yra vienas ið pagrindiniøantriniø oro terðalø. Pasauliniu mastu stebima, kad kasmet ozono koncentracijadidëja (Huttunen ir kt., 2002; UNECE, 2004). Lietuvoje 1990-1994 m. vasarosdienomis 35% vidutinë vienos valandos ozono koncentracija buvo didesnë negu80 mg m -3 (Girgþdys ir kt., 1999). 1981-1999 m. ozono koncentracija kasmetpadidëjo po 0,93 mg m -3 (Girgzdiene ir Girgzdys, 2001). Tai atitinka globaliàfoninës ozono koncentracijos didëjimo tendencijà (Fishman, 1991). Nors RytøEuropoje kritinës ozono vertës nëra labai daþnai per didelës, taèiau manoma,kad oro masiø pernaðos ið kitø valstybiø bei intensyvëjantys transporto srautaiir kiti vietiniai pirminiø terðalø ðaltiniai gali sàlygoti greità paþemio ozonokoncentracijos augimà ir ðiame regione (Szaro ir kt., 2002).Ankstesniøjø tyrimø rezultatai rodo, kad net sàlyginai maþoskoncentracijos ozonas Lietuvoje gali neigiamai veikti augalijà (Girgþdys ir kt.,32

1999; Ozolinèius ir Serafinavièiûtë, 2003; Ozolinèius ir kt., 2005). Dël ávairiøaplinkos veiksniø kompleksinio poveikio nustatyti aiðkø ryðá tarp tam tikrostresoriaus ir reakcijos á já yra labai sudëtinga (Hill ir kt., 1970; Skelly ir kt.,1987; Taylor ir kt., 1990). Stengiantis iðskirti stresoriø poveiká, labai svarbuatlikti eksperimentus kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis.Dël nevienodø genetiniø ir fenologiniø savybiø skirtingø rûðiø augalai beitos paèios rûðies individai yra nevienodai atsparûs ozono poveikiui (Skärby irkt., 1998; Innes ir kt., 2001; Huttunen ir kt., 2002). Nustatyta, kad PietøEuropoje, kur ozono koncentracija didesnë, bukai maþiau jautrûs ozonopoveikiui negu ðiauriniuose Europos regionuose (UNECE, 2004).Þinoma, kad maþos koncentracijos ozonas per ilgà laikà daugiausiai veikiafiziologinius augalo procesus, o didelës koncentracijos per trumpà laikà sukeliamatomus paþeidimus (Huttunen ir kt., 2002). Europoje specifiniai ozono sukeltilapijos paþeidimai stebimi lauko sàlygomis, kai vertinamas neigiamas ozonopoveikis augalijai (Innes ir kt., 2001). Lapijos paþeidimai bei augimo rodikliaiyra daþniausiai naudojami parametrai ávertinti augalijos reakcijà á ozono poveikáir kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis (Franzaring ir kt., 1999).Tyrimo tikslas – kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis (klimato kamerose)ávertinti septyniø rûðiø medþiø ir penkiø rûðiø krûmø sodinukø lapijos jautrumàozonui. Nustatytas lapijos paþeidimø pobûdis bei kaita nuo ozonokoncentracijos ir ekspozicijos laiko, sudaryta tirtø rûðiø sodinukø lapijosjautrumo ozonui skalë.Tyrimo objektas ir metodai. Skirtingø rûðiø medþiø ir krûmø lapijosjautrumo paþemio ozonui tyrimai atlikti 2004 m. rugpjûèio 9 d. – rugsëjo 3 d.Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës instituto keturiose kontroliuojamosiosaplinkos kamerose (kiekvienos klimato kameros tûris – 40 m 3 ). Parosfotoperiodas – 16 val. (6-22 val.). Ðviesos periodo oro temperatûra kamerose21°C, tamsos periodo – 17°C, santykinë oro drëgmë – 75%. Sodinukai veiktitrijø koncentracijø ozonu: 120 mg m -3 , 240 mg m -3 ir 360 mg m -3 . Tokiøkoncentracijø ozono aplinkoje sodinukai laikyti penkias dienas per savaitæ,7 val. per dienà. Ozonas generuotas ozono generatoriumi „OSR-8“, jokoncentracija kamerose matuota neðiojamuoju ozono monitoriumi„OMC-1108“ (Ozone Solutions, Inc.). Kontrolinëje kameroje ozonasnegeneruotas.3-4 metø medþiø ir krûmø sodinukai 2004 m. geguþës pradþioje pasodintiá 5 l vegetacinius indus su nerûgðèiø durpiø substratu. Iki bandymo pradþios jielaikyti atvirame lauke. Á klimato kameras sudëta po 3-4 kiekvienos rûðiessodinukus (1 lentelë). Ið viso tirta 168 individai.Kas savaitæ vertinta sodinukø bûklë (vertinimo skalë – kas 5%). Vertintasatsitiktinai pasirinktas kiekvieno sodinuko vienas modelinis lapas (spygliuoèiø– ûglis). Modeliniai lapai nufotografuoti. Vizualiai paþeidimai vertinti pagalozono sukeltø paþeidimø lapuoèiams nustatymo schemà (Innes ir kt., 2001)bei palyginti su kitø autoriø (Hill ir kt., 1970; Skelly ir kt., 1987; Taylor ir kt.,1990; Innes ir kt., 2001; Sanz ir kt., 2001) ozono paþeidimø apraðymais irfotografijomis. Lapijos paþeidimai laikyti specifiniais ozono sukeltais poþymiais,33

jeigu: 1) jø nebuvo ant kontroliniø augalø, 2) smulkûs juosvi, rusvi taðkeliai tikant virðutinës lapø pusës, 3) tokiø paþeidimø nëra ant lapø gyslø, 4) daugiaupaþeidimø ant senesniø negu ant jaunesniø lapø.1 lentelë. Tirtøjø rûðiø krûmai ir medþiaiTable 1. Tree and shrub species examined in the studyLotyniškas pavadinimasScientific nameBendrinis pavadinimasCommon nameVidutinisaukštis ± st.nuokrypisMean height ±SD, cmAmžius,m.Age, yearsIndividaivariante, vnt.Number ofindividuals pervariantAlnus glutinosa L. Juodalksnis / Black alder 82,5 ± 9,9 3 3Betula pendula Roth. Beržas / Birch 69,6 ± 16,0 3 3Cornus sanguinea L. Sedula / Dogwood 62,6 ± 8,9 3 4Crataegus douglasii Lindl. Gudobelë / Hawthorn 78,0 ± 10,4 4 3Fraxinus excelsior L. Uosis / Ash 29,7 ± 6,4 3 4Ligustrum vulgare L. Ligustras / Privet 60,1 ± 9,0 4 3Picea abies (L.) H. Karst. Eglë / Norway spruce 65,1 ± 4,4 4 4Pinus sylvestris L. Pušis / Scots pine 52,8 ± 5,8 4 4Populus tremula L. Drebulë / Aspen 46,5 ± 3,3 3 4Quercus robur L. ¥žuolas / Oak 76,0 ± 9,6 4 4Syringa vulgaris L. Alyva / Lilac 38,9 ± 7,1 4 3Viburnum opulus L. Putinas / European cranberry 61,1 ± 8,7 3 4Tirtøjø rûðiø augalø lapijos jautrumo skalei sudaryti po kiekvieno matavimoskirtingø rûðiø sodinukai iðdëstyti paþeidimø gausëjimo tvarka ir pagal taikiekvienam skirtas rangas. Vidutinis kiekvienos rûðies rangas laikytas lapijosjautrumo ozonui balu.Rezultatai. Ozonas skatino senëti visø rûðiø sodinukø lapijà. Lapaidechromavosi, dþiûvo, nekrozavo, krito, buvo su specifiniais ozono sukeltaispaþeidimais. Virðutinës lapo pusës tarpgysliø taðkuotumas ir dëmëtumas buvopagrindinis specifinis ozono sukeltas lapø paþeidimas (daþniausiai neuþfiksuotaskontroliniame variante). Minëtieji simptomai uþfiksuoti ir ant maþiausioskoncentracijos (120 mg m -3 ) ozonu paveiktø sodinukø lapijos bei modeliniølapø (2 lentelë). Paþeidimai didesniø koncentracijø (240 mg m -3 ir360 mg m -3 ) ozono paveiktø sodinukø daugeliu atvejø nustatyti anksèiau arbatuo paèiu metu kaip ir 120 mg m -3 koncentracijos variante (1 pav.).Paþeidimø nustatymo laikas, vertinant visà sodinukø lapijà ir modeliniuslapus, daþniausiai nesiskyrë (22 atvejai), 12 atvejø modelinio lapo paþeidimainustatyti vëliau, vienà kartà anksèiau negu visos lapijos (2 lentelë). Tolesneianalizei naudoti tik visos sodinukø lapijos vertinimo duomenys.34

2 lentelë. Pirmøjø lapijos ir modelinio lapo paþeidimø fiksavimo laikasveikiant 120 mg m -3 koncentracijos ozonu, dienosTable 2. Time of first observed foliar injuries under 120 mg m -3 ozone concentrationtreatment (on saplings and on sample leaves), daysPažeidimo nustatymo laikas, dienos nuo poveikio ozonu pradžiosInjury observation time, days after the start of fumigationRûðisSpeciesTaðkuotumas, dëmëtumasStippling, mottlingaugalasplantlapasleafGeltimas, paraudimasYellowing, reddeningaugalasplantlapasleafNekrozë, dþiûvimasNecrosis, dryingaugalasplantAlnus glutinosa 2 10 - - 17 -Betula pendula 10 10 2 - 17 17Cornus sanguinea 17 17 10 2 - -Crataegus douglasii 10 10 2 17 - -Fraxinus excelsior 2 2 - - 10 17Ligustrum vulgare 2 2 17 - - -Picea abies 17 17 - - - -Pinus sylvestris 10 10 17 23 - -Populus tremula 2 2 17 17 23 -Quercus robur 10 10 2 2 17 23Syringa vulgaris 10 10 23 - 10 23Viburnum opulus 10 10 2 2 17 -lapasleafSkirtingø rûðiø sodinukai á ozono poveiká reagavo skirtingai. Uosio,juodalksnio ir drebulës sodinukø lapijos paþeidimø pastebëta po dviejø dienøsàlyginai nedidelës 120 mg m -3 koncentracijos ozono poveikio. Kitø rûðiøsodinukø paþeidimai uþfiksuoti paveikus didesnës koncentracijos (240 mg m -3ir 360 mg m -3 ) ozonu. Pirmieji àþuolo, alyvos ir ligustro sodinukø lapijospaþeidimai uþfiksuoti tik po 10 dienø nuo eksperimento pradþios (2 lentelë;1 pav.). Berþo, gudobelës, juodalksnio ir ligustro paþeidimai nebuvo specifinëozono sukelta reakcija, nes tokiø paþeidimø buvo ir ant kontroliniø sodinukø(1 pav.). Pastebëtas paþeidimø gausumo kreiviø uþlinkimas ar nutrûkimaseksperimento pabaigoje (ypaè 360 mg m -3 koncentracijos ozono variante)paaiðkinamas tuo, kad specifiniai lapijos paþeidimai virto nespecifiniais:smulkûs taðkeliai patamsëjo, susiliejo á didesnes tamsias dëmes, jos virtonekrotinëmis, lapai nudþiûvo, o kai kurie nukrito (1 pav.). Tai, kad ozonosukelti specifiniai paþeidimai virto nespecifiniais (nekroze, dechromacija,defoliacija), rodo, kad svarbu uþfiksuoti lapijos reakcijos á ozono poveiká pradþià(Innes ir kt., 2001; UNECE, 2004).Ozono sukelti visø rûðiø sodinukø lapø paþeidimai turëjo tendencijà didëti,kai ilgëjo ekspozicijos laikas bei didëjo ozono koncentracija (1, 2 pav.).35

Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Picea abies1086420Aug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01151050Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %Paþeidimø gausumasLeaf area affected, %3020100141210864202025152015101050Aug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-015040302010040302010080506040200Quercus roburAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Viburnum opulusCornus sanguineaAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Crataegus douglasiiAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Betula pendulaAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-0150403020100605040302010080604020Pinus sylvestrisAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Alnus glutinosaAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Syringa vulgarisAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Ligustrum vulgareAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Fraxinus excelsiorAug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Populus tremula0Aug-11 Aug-19 Aug-26 Sept-01Kontrolë / Control 240 micro g/m 3Kontrolë / Control240 micro g/m 3 360 micro g/m 3240 micro g/m 3120 micro g/m 3360 micro g/m 31 pav. Tirtøjø rûðiø sodinukø matomø lapijos paþeidimø gausumo(taðkuotumo ir dëmëtumo) kitimas veikiant skirtingø koncentracijø ozonu, %Fig. 1. Development of visible foliage injuries (stippling and mottling) of investigated treeand shrub species under different ozone treatments, %36

Paþeidimø gausaLeaf area affected, %6050403020100120 mg m -3240 mg m -3360 mg m -308 11 08 19 08 26 09 01Data / Date2 pav. Bendras visø rûðiø sodinukø matomø lapijos paþeidimø gausos(taðkuotumo ir dëmëtumo) kitimas veikiant skirtingø koncentracijø ozonu, %Fig. 2. Development of visible foliage injuries (stippling and mottling) under different ozonetreatments (all species in total)Visuose variantuose paþeidimai intensyviausiai gausëjo praëjus savaiteinuo bandymo pradþios. Tolimesnis ozono poveikis esminiø specifiniø paþeidimøgausos pokyèiø nesukëlë, iðskyrus 360 mg m -3 koncentracijos variantà. Skirtumaitarp ozono koncentracijos variantø dël didelës duomenø variacijos daþniausiaistatistiðkai nepatikimi (2 pav.).Pagal lapijos jautrumo ozonui balus nustatyta, kad drebulë ir uosis labiausiaijautrûs ozonui, puðies sodinukai jautresni uþ eglës, kurie kartu su àþuolosodinukais maþiausiai jautrûs didelës koncentracijos ozonui (3 pav.).1210Jautrumas, balaiSensitivity score86420Picea abiesQuercus roburViburnu opulusmAlnus glutinosaCornus sanguineaLigustru vulgaremSyringa vulgarisPinus sylvestrisRûðis / SpeciesCrataegus douglasiiFraxinus excelsiorBetula pendulaPopulus tremula3 pav. Tirtøjø rûðiø medþiø ir krûmø iðdëstymas pagal lapijos jautrumàozonui, balaiFig. 3. Investigated tree and shrub species according to the ozone sensitivity scores (fromthe least to the most sensitive foliage to ozone exposure)Aptarimas. Kadangi augalø jautrumas ozonui, kaip ir kitiems aplinkosstresoriams, skiriasi ne tik tarp rûðiø, bet ir tarp tos paèios rûðies individø,labiausiai jautriø rûðiø augalus nustatyti gana komplikuota. Ðiame eksperimente37

tirtøjø rûðiø sodinukai, iðskyrus gudobelæ, yra átraukti á ozonui jautriø rûðiøEuropos sàraðà (http://www.gva.es/ceam/icp-forests). Nors tame sàraðe nëratirtosios rûðies gudobelës (Crataegus douglasii), taèiau yra C. laevigata,C. monogyna ir C. Oxyacanta sodinukai, kurie savo ekologija ir morfologijalabai panaðûs á minëtàjà. Atlikta daug eksperimentø, kuriuose tirti ávairûs ozonopoveikio aspektai vienos ar keliø rûðiø medþiams ir krûmams (Skärby ir kt.,1998; Franzaring ir kt., 1999). Taèiau tyrimø su daugiau negu penkiø rûðiøaugalais nëra daug. Todël palyginti mûsø sudarytà tirtøjø rûðiø augalø sekàpagal lapijos jautrumà ozonui su kitø autoriø eksperimentais ir apibendrintirezultatus gana sudëtinga.Atviro tipo kamerose lauko sàlygomis Ðveicarijoje atliktø eksperimentømetu sudarytos nuo maþiausiai iki labiausiai jautriø rûðiø augalø sekos: Fagussilvatica, Alnus viridis, Rhamnus frangula, Fraxinus excelsior, Prunus avium,Morus nigra, Sambucus racemosa, Betula pendula, Rhamnus cathartica, Viburnumlantana, Salix viminalis, Prunus serotina (VanderHeyden ir kt., 1999) bei Tiliacordata, Ribes alpinum, Fraxinus excelsior, Prunus avium, Cornus alba, Tiliaplatyphyllos, Viburnum opulus, Crataegus monogyna, Salix alba, Viburnumlantana, Populus nigra (Novak ir kt., 2003). Pastebëta, kad net ðios dvi sekos nevisiðkai sutampa, be to, daugelio ðiuose eksperimentuose tirtø rûðiø augalømûsø netirta. Abiejose sekose uosis priskiriamas prie ozonui maþiau jautriø, omûsø eksperimento metu uosis ir drebulë buvo vieni jautriausiøjø. Tik berþas,ir mûsø, ir VanderHeyden su kt. (1999) duomenimis, skiriamas prie santykinaiozonui jautresniø rûðiø. Artimø gamtos sàlygomis koncentracijø ozono poveikisberþui detaliai iðnagrinëtas Suomijoje (Oksanen, 2001).Prieðingai atvirø kamerø eksperimentø duomenims, 2001-2002 m. tyrimaigamtos sàlygomis Ispanijoje, Italijoje, Ðveicarijoje ir Prancûzijoje parodë, kadvizualûs uosio lapijos paþeidimai nustatomi daþniausiai (Ferretti ir kt., 2004).Pagal ankstesnius mûsø duomenis, Lietuvoje 1991-2001 m. laikotarpiu ryðiaitarp uosiø defoliacijos bei sveikø uosiø (kuriø lapijos defoliacija 0-10%) daliesir AOT40 indekso (ozono ekspozicija didesnë uþ leistinà ribà) statistiðkaipatikimi. Galima daryti iðvadà, kad, didëjant ozono koncentracijai, vidutinëuosiø defoliacija didëjo, o sveikø uosiø dalis maþëjo. Tokia pat tendencija,nors statistiðkai nepatikima, nustatyta ir berþø (Ozolincius ir kt., 2005). Pagalankstesnius mûsø duomenis, ryðys tarp sveikø drebuliø dalies ir AOT40 indeksonenustatytas, o ðio eksperimento metu drebulës sodinukø lapija buvo patijautriausia ozono poveikiui. Nurodoma, kad eksperimentø metu nustatytossodinukø reakcijos negalima visai tiesiogiai ekstrapoliuoti darant iðvadas apiebrandþiø bei natûraliomis sàlygomis auganèiø medþiø ir krûmø reakcijà á ozonopoveiká (Innes ir kt., 2001; de Vries ir kt., 2003).Ozono poveiká lemia ir lapø laidumas, todël spygliuoèiai, kuriø spygliaimaþiau laidûs negu lapuoèiø lapai, daþniausiai daugiau atsparûs ozonui(Huttunen ir kt., 2002). Mûsø gauti rezultatai ið dalies patvirtina ðià hipotezæ –eglës sodinukai buvo nejautriausi (3 pav.).Taylor ir kt. (1990) skirtingø rûðiø augalus pagal jautrumà ozonui suskirstoá tris grupes: jautrûs, vidutiniðkai jautrûs ir santykinai tolerantiðki (3 lentelë).38

Palyginus mûsø gautus rezultatus su pateiktaisiais, matyti, kad eglë, àþuolas irputinas nurodomi kaip santykinai tolerantiðki ozonui, uosis, drebulë ir gudobelëskiriami prie jautriø, o puðis – prie vidutiniðkai jautriø. Mûsø gautaisduomenimis, gudobelë ir juodalksnis yra vidutiniðkai jautrûs, o berþas jautrus.3 lentelë. Kai kuriø Lietuvoje auganèiø krûmø ir medþiø sàlyginisjautrumas ozonui (pagal Taylor et al., 1990)Table 3. Relative sensitivity of some tree and shrub species growing in Lithuania(according to Taylor et al., 1990)Jautrûs / Sensitive Vidutiniðkai jautrûs / Intermediate S¹lyginai tolerantiški / Relatively tolerantAlnus sp. Betula sp. Tilia sp.Fraxinus sp. Pinus sp. Acer sp.Populus sp.Picea sp.Crataegus sp.Quercus sp.Larix sp.Viburnum sp.Sorbus sp.Be jau minëtø veiksniø, ozono poveiká augalijai lemia ir aplinkos sàlygos.Franzaring ir kt. (1999) padarë iðvadà, kad skirtingø rûðiø ir individualios augalosavybës ðiek tiek veikia jautrumà ozonui, taèiau labai svarbûs ir aplinkosveiksniai. Visa tai lemia nevienodà augalø reakcijà ir apsunkina galimybesprognozuoti, kaip skirtingø rûðiø augalai reaguos á ozono poveiká. Mûsø atvejudidelë duomenø variacija patvirtina ðá teiginá bei rodo, kad tos paèios rûðiesindividai gana skirtingai reagavo á ozono poveiká (2 pav.).Be to, matomø lapijos paþeidimø, kaip ir kitø vizualiai vertinamøparametrø, nustatymas kelia tam tikrø problemø kiekybiniam vertinimui(Ferretti ir kt., 2004). 20% paklaidos, taikant vizualius vertinimo metodus, yrapriimtinos (UNECE, 2004). Kita nurodoma problema – vertintojøsubjektyvumas. Mûsø atveju jis buvo minimalus, nes visus matavimus atliko tiepatys vertintojai. Atliekant tokius eksperimentus, ateityje rekomenduotinavertinti visà sodinukø lapijà, o ne pavienius pasirinktus lapus. Lapø bûklësstebëjimas pasiteisina tik siekiant detalaus paþeidimø kitimo fiksavimo.Siekiant greitos augalijos reakcijos, mûsø eksperimente tirtas dideliøkoncentracijø ozono poveikis. Didesnës kaip 120 mg m -3 koncentracijos ozonasLietuvoje bûna iki 80 kartø per metus (Girgþdienë ir Girgþdys, 2003). Mûsøgauti rezultatai rodo, kad keliolikos valandø poveikis tokios koncentracijosozonu neigiamai veikia medþiø ir krûmø sodinukø lapijà. Vadinasi, ir Lietuvojegalimi tiesioginiai ozono sukelti augalijos paþeidimai, kà patvirtina irankstesnieji mûsø tyrimai (Ozolinèius ir Serafinavièiûtë, 2003).Išvados. 1. Kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis visø rûðiø sodinukølapijoje nustatyta ozono sukeltø paþeidimø didëjimo tendencija, kai ilgëjoekspozicijos laikas bei didëjo ozono koncentracija.2. Nuo ozono poveikio atsirado specifiniø (tarpgyslinis virðutinës lapøpusës taðkuotumas ir dëmëtumas) ir nespecifiniø (greitesnis lapø senëjimas –39

geltimas, dþiûvimas, nekrozë, defoliacija) lapijos paþeidimø. Specifiniai lapijospaþeidimai virto nespecifiniais.3. Pagal ozono sukeltø lapijos paþeidimø gausà tirtøjø rûðiø augalaisuskirstyti taip: eglë (Picea abies), àþuolas (Quercus robur), putinas (Viburnumopulus), juodalksnis (Alnus glutinosa), sedula (Cornus sanguinea), ligustras(Ligustrum vulgare), alyva (Syringa vulgaris), pušis (Pinus sylvestris), gudobelë(Crataegus douglasii), uosis (Fraxinus excelsior), berþas (Betula pendula) ir drebulë(Populus tremula).Padëka. Autoriai dëkoja Lietuvos valstybiniam mokslo ir studijø fonduiuþ galimybæ atlikti tyrimus vykdant fondo finansuojamà valstybinæ moksloprogramà „APLIKOM”.Gauta2006 02 02Parengta spausdinti2006 05 10Literatûra1. de Vries W., Vel E., Reinds G.J., Deelstra H., KlapJ.M., Leeters E.E.J.M., Hendriks C.M.A., Kerkvooden M.,Landmann G., Herkendell J., Haussmann T., ErismanJ. W. Intensive monitoring of forest ecosystems in Europe. 1. Objectives, set-up andevaluation strategy // Forest Ecology and Management. 2003. Vol. 174. P. 77-95.2. Ferretti M., Bussotti F., Calderisi M. Ozone, defoliationof beech (Fagus sylvatica L.) and visible foliar symptoms on native plants in selectedplots of South-Western Europe // Ozone and the Forests of South-Western Europe.2004. P. 111-140.3. Fishman J. The global consequences of increasing tropospheric ozoneconcentrations // Chemosphere. 1991. Vol. 22. N. 7. P. 685-695.4. Franzaring J., Dueck T.H.A., Tonneijcl A.E.G. CanPlant Traits be Used to Explain Differences in Ozone Sensitivity Between Native EuropeanPlant Species? // Critical Levels for Ozone – Level II. Switzerland, 1999. P. 83-87.5. Girgzdiene R., Girgzdys A. Spatial and temporal variability inozone concentration level at two Lithuanian stations // Water, Air, and Soil Pollution.2001. Vol. 130. P. 1547-1552.6. Girgþdienë R., Girgþdys A. The Troposphere Ozone – anIndicator of the Environmental Sustainability // Aplinkos tyrimai, inþinerija ir vadyba.2003. Nr. 4(26). P. 45-507. Girgþdys A., Ðopauskienë D., Giedraitis B.,Milukaitë A., Perkauskas D., Mikelinskienë A., SenutaK., Þukauskas A., Jaskelevièius B., Þiugþda V.J.,Stumbras A., Girgþdienë R., Lujanas V., ZdanavièiusK., K azlauskas A. Atmosferos oro tarða ir jos sklaida // Lietuvos ekologinistvarumas istoriniame kontekste. 1999. Vilnius, P. 77-82.8. Hill A.C., Heggestad H.E., Linzon S.N. Ozone //Recognition of Air Pollution Injury to Vegetation: A Pictorial Atlas. 1970. P. B1-B6.9. http://www.gva.es/ceam/icp-forests40

10. H uttunen S., Manninen S., Timonen U. Ozone Effectson Forest Vegetation in Europe // Effects of Air Pollution on Forest Health andBiodiversity in Forests of the Carpathian Mountains. Amsterdam-Berlin-Oxford-Tokyo-Washington, 2002. P. 43-49.11. I nnes J.L., Skelly J.M., Schaub M. Ozone and broadleavedspecies: a guide to the identification of ozone-induced foliar injury. Bern, Stuttgar,Wien: Haupt, 2001. P. 11-19.12. Novak K., Skelly J. M., Schaub M., K räuchi N.,Hug Ch., Landolt W., Bleuler P. Ozone air pollution and foliar injurydevelopment on native plants of Switzerland // Environmental Pollution. 2003. Vol.125. P. 41-52.13. O ksanen E. J. Increasing Tropospheric Ozone Level Reduced Birch(Betula Pendula) Dry Mass Within Five Years Period // Water, Air, and Soil Pollution.2001. Vol. 130. P. 947-952.14. Ozolincius R., Stakenas V., Serafinaviciute B.Meteorological factors and air pollution in Lithuanian forests: Possible effects on treecondition // Environmental Pollution. 2005. Vol. 137. P. 587-595.15. Ozolincius R., Serafinaviciute B. Ozone-induced Visible FoliarInjuries in Lithuania // Baltic Forestry. 2003. Vol. 9. N. 2. P. 51-57.16. S anz M. J., Sá nchez G., Calatayud V., Minaya M.T.,Cerveró J. La Contaminación Atmosférica en los bosques: Guía para laidentificación de daños visibles causados por Ozono. Madrid, 2001. P. 36-157.17. Skärby L., Ro-Poulsen H., Wellburn F. A. M.,Sheppard L. J. Impacts of ozone on forests: a European perspective // NewPhytologist. 1998. Vol. 139. P. 109-122.18. S kelly J. M., Davis D. D., Merrill W., Cameron E.A., Brown H. D., Drummond D. B., Dochinger L. S.Diagnosing Injury to Eastern Forest Trees: A manual for identifying damage caused byair pollution, pathogens, insects, and abiotic stresses. The Pennsylvania State University,1987. P. 2-10.19. Szaro R. C., Bytnerowicz A., Ozslá nyi J. Effects ofAir Pollution on Forest Health and Biodiversity in Forests of the Carpathian Mountains:An Overview // Effects of Air Pollution on Forest Health and Biodiversity in Forests ofthe Carpathian Mountains. Amsterdam-Berlin-Oxford-Tokyo-Washington, 2002. P. 3-10.20. T aylor H. J., Ashmore M. R., Bell J. N. B. Air pollutioninjury to vegetation. London, 1990. 68 p.21. U NECE. The Condition of Forests in Europe. Geneva, 2004. 51 p.22. V anderHeyden D. J., Skelly J. M., Innes J. L., HugC., Landolt W., Bleuler P., Zhang J. Ozone exposure thresholdsand foliar injury on native plants of Switzerland // Critical Levels for Ozone – Level II.Switzerland, 1999. P. 77-81.41

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 32-42.SENSITIVENESS OF THE FOLIAGE OF TREE AND SHRUBPLANTINGS TO BIG OZONE CONCENTRATIONB. Serafinavièiûtë, V. StakënasSummaryThe study examined foliar sensitivity to ozone exposure of 12 tree and shrubspecies. 3-4 year potted saplings were placed in the chambers of controlled environmentand exposed to three ozone concentrations: 120 mg m -3 , 240 mg m -3 , and 360 mg m -3(7 h/day, 5 days/week). Foliage injuries expressed as the percentage of affected foliageareas of the total plant foliage area were evaluated every week and species were rankedaccording to the injury extent. Specific ozone-induced injury (dark upper surfacestippling or mottling) developed into unspecific injury (necrosis). Even after two daysof fumigation by ozone concentration of 120 mg m -3 acute injuries on the leaves ofFraxinus excelsior, Alnus glutinosa, and Populus tremula saplings were recorded.Symptoms on Betula pendula, Crataegus douglasii, Alnus glutinosa, and Ligustrum vulgarewere not an ozone-specific reaction. The extent of the visual symptoms had a tendencyto increase during time and with increasing ozone concentrations. According to theaverage extent of the injury the species from least to most sensitive were Picea abies,Quercus robur, Viburnum opulus, Alnus glutinosa, Cornus sanguinea, Ligustrum vulgare,Syringa vulgaris, Pinus sylvestris, Crataegus douglasii, Fraxinus excelsior, Betula pendula,and Populus tremula.Key words: closed chambers, foliar injury, ozone, saplings, shrubs, trees.42

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 43-52.AUGALØ ADAPTACIJOS PRIE ÐALÈIO MOLEKULINIOMECHANIZMO ASPEKTAINijolë ANISIMOVIENË, Leonida NOVICKIENË,Rima MOCKEVIÈIÛTË, Milda JODINSKIENË,Jurga JANKAUSKIENËBotanikos institutas, Augalø fiziologijos laboratorija, LT-08406,Þaliøjø eþerø 49, Vilnius. El. paðtas: nijole.anisimoviene@botanika.ltStraipsnyje nagrinëjamos þieminiø rapsø grûdinimosi proceso biocheminës irfiziologinës ypatybës. Pateikiami rezultatai apie galimybes pagerinti jø uþsigrûdinimàir atsparumà þiemoti biotechnologinëmis priemonëmis – fiziologiniais auksinoanalogais – TA-12 ir TA-14 junginiais.Árodyta, kad grûdinimosi-pasiruošimo þiemoti metu ‘Casino’ rapsø metabolizmoprocesø metu modifikuojama besivystanèio þiedyno ir ðaknies kaklelio làsteliøcitoplazmos (LTB frakcija) ir membranø bei membranomis apribotø làstelësstruktûriniø komponentø (STB frakcija) baltymø sudëtis. Padidëja bendras individualiøbaltymø, turinèiø skirtingà molekulinæ masæ, kiekis làstelëse. Vykstant bendros baltymøsudëties transformacijoms jose apie du kartus padidëja specifiniø uþsigrûdinimà beiatsparumà þiemoti nulemianèiø kaitinimui (70°C) atspariø baltymø-dehidrinø kiekis.Apibendrinus þemos temperatûros (-2°C), trumpo fotoperiodo (7 val.), abscizorûgðties (ABR) bei fiziologiniø auksino analogø – TA-12 ir TA-14 junginiø poveikiobaltymø sudëties pokyèiams rezultatus, daroma prielaida, kad rapsø grûdinimosiprocesuose dalyvauja ne tik cor genø reguliuojamas kelias.Reikšminiai þodþiai: auksino analogai – TA-12, TA-14, baltymø transformacijos,grûdinimasis, kaitinimui atsparûs baltymai, rapsai.Ávadas. Augalø adaptaciniø procesø raiðkos mechanizmai – metabolizmoprocesø eiga, genø raiðka, làsteliø funkciniø sistemø veiklos pobûdis bei fiziniøcheminiøsavybiø pokyèiai ir jø reikðmë iki ðiol nëra atskleisti.Vienas svarbiausiø augalø adaptaciniø procesø yra grûdinimasis –pasiruoðimas þiemoti. Biocheminiu ir fiziologiniu poþiûriu tai yra sudëtingasávairiapusis procesas. Jo metu vyksta intensyvûs augalø augimo ir vystymosiprocesø pokyèiai, augalai ágauna atsparumà ðalèiui bei temperatûros kaitaiþiemà. Uþsigrûdinæ augalai sugeba iðlaikyti ramybës periodui bûdingàmetabolizmo procesø eigà (Merkys, Anisimovienë, 1998; Jekniè, Chen, 1999;Welling ir kt. 2002; Stupnikova ir kt., 2003). Nemaþai autoriø (Fowler,43

yra esminiai, nulemiantys atsparumà ðalèiui bei apsprendþiantys ramybës perioduibûdingà metabolizmo procesø eigà, kokie baltymai – genø produktai – dalyvauja.Galimybës ðiuos procesus modifikuoti praktiðkai beveik netyrinëtos.Tyrimø tikslas – atskleisti augalø adaptaciniø procesø grûdinimosi metumolekulinius mechanizmus, biochemines ir fiziologines ðiø procesø ypatybes,iðryðkinti skirtingø baltymø frakcijø pokyèius rapsø svarbiø organø làstelëse,nustatyti individualius baltymus, galinèius turëti ryðá su grûdinimosi –pasiruoðimo þiemoti ir þiemojimo procesais, bei analizuoti galimybes padidintiaugalø uþsigrûdinimà ir atsparumà þiemoti biotechnologinëmis priemonëmis.Tyrimo objektas ir metodai. Darbe analizuoti baltymø fondo pokyèiaiþieminiø rapsø (Brassica napus ssp. oleifera L.) ‘Casino’ kontroliniø ir 4-5 lapøskrotelës fazëje originaliø auksino analogø TA-12 (2·mM) ir TA-14 (4·mM)vandeniniais tirpalais paveiktø augalø besivystanèio þiedyno ir ðaknies kaklelioaudiniuose grûdinimosi periodu.Bendri làstelës lengvai tirpiø baltymø (LTB), daugiausiai citoplazmos, irSTB – làstelës struktûriniø (membranø ir membranomis apribotø komponentø)baltymø frakcijø preparatai ið þieminiø rapsø besivystanèio þiedyno ir ðaknieskaklelio audiniø grûdinimosi periodo metu rugsëjo 1-àjà dekadà – lapkrièio1-àjà dekadà, iðskirti pagal áprastinæ metodikà (Anisimovienë, Novickienë,2004). LTB frakcijai iðskirti naudotas 100 mM TRIS-HCI buferis, pH 8,3 supriedais (1 mM EDTA, 1 mM DTT, 1 mM PMSF). STB frakcijai iðskirti –100 mM TRIS-HCI pH 8,3 buferis, su 1% nejoninio detergento tritono X-100priedu. Baltymai ekstrahuoti 4°C temperatûroje, medþiagos þaliosios masës irbuferio santykis – 1 : 0,5. Kiekvienai frakcijai iðskirti taikytos paeiliui 3-4ekstrakcijos. Supernatanto nuosëdos atskirtos centrifuguojant (10 000 × g,15 min.).Atspariems kaitinimui baltymams (Ismail ir kt., 1999; Svensson ir kt., 2002)iðskirti ið LTB ir STB frakcijø preparatø pastarieji 10 min. kaitinti 70°Ctemperatûroje, vëliau nusodinti centrifuguojant 30000 × g, 1 val., 4°Ctemperatûroje. Tolimesnei analizei naudotas supernatantas.Bendrø LTB, STB ir ið ðiø frakcijø iðskirtø atspariø kaitinimui baltymøpreparatø valymas, gryninamas ir ávertinimas atliktas pagal tas paèias metodikas.Jos naudotos ir ávertinti skirtingø aplinkos veiksniø: ðalèio (-2°C), trumpofotoperiodo (7 val., 18°C) ir hormono ABR (1 mM) poveiká atspariemskaitinimui baltymams formuotis.Baltymø preparatai gryninti nusodinant druskomis (amonio sulfatuprisotinta iki 85%), gel-filtracinës kolonëliø chromatografijos (SephadexG-25, Sephadex G-100, paeiliui) ir dializës (per pusiau laidþià 1 kDa ar 10 kDamembranà) metodu. Detergento perteklius paðalintas sorbentu XAD 7 arXAD 4 bei Sephadex G-25 kolonële (Anisimovienë, Novickienë, 2004).Baltymø komponentinë sudëtis analizuota natyvios (nedenaturuojanèios)elektroforezës poliakriliniame gelyje (PAGE) metodu. Startinis gelis – 4%,skirstomasis – 10%. Á vamzdelá ádëta po 170 µg arba 35-50 µg baltymo á takelá.Baltymø sudëtis ávertinta pagal santykiná elektroforetiná paslankumà (SEP) irmolekulinës masës (kDa) dydþius.45

Individualiø baltymø natyvios molekulinës masës apskaièiuotos pagalþinomos molekulinës masës baltymø-standartø: ureazës (heksameras) –545 kDa , ureazës (trimeras) – 272 kDa, jauèio serumo albumino (dimeras) –132 kDa, jauèio serumo albumino (monomeras) 66 kDa, karbonik-anhidrazë –29 kDa, á-laktalbuminas – 14,2 kDa lokalizacijos vietas geliuose.Rezultatai. Grûdinimosi periodu rapsø làstelëse vyksta intensyvûs baltymøsintezës ir metabolizmo procesai, sàlygojantys LTB ir STB frakcijø sudëtiespersitvarkymus. Dalis augimo periodui bûdingø individualiø baltymø iðnyksta,nes stabdoma sintezë arba jø kaupimasis. Atsiranda naujø, augimo perioduinebûdingø baltymø. Abiejø frakcijø elektroforegramose aptinkamø individualiøbaltymø kiekis grûdinimosi metu padidëja (1 pav.). Besivystanèio þiedyno LTBfrakcijoje ypaè ryðkiai apie tris kartus padaugëja baltymø, turinèiø natyviàmolekulinæ masæ tarp 29 ir 45 kDa, o làsteliø struktûriniuose kompartmentuose(STB frakcija) ryðkiau padaugëja baltymø, kuriø molekulinë masë yra nuo14,2 iki 66 kDa (1 pav. a).Baltymø metabolizmo procesai ðaknies kaklelio làstelëse vyksta silpniau(1 pav., b).65Non-acclimated / NeužsigrûdinæAcclimated / UþsigrûdinæBaltymai.Proteins, n.A43210>500500-132132-6666-45ESP / LTB45-2929-14,2>500500-132132-6666-4545-29HSP / STB29-14,2kDa65Non-acclimated / NeuþsigrûdinæAcclimated / Uþsigrûdinæ4Baltymai.Proteins, n.321B>500500-132132-6666-45ESP / LTB45-2929-14,21 pav. Baltymø sudëties persitvarkymas þieminiø rapsø besivystanèio þiedyno(a) ir ðaknies kaklelio (b) làstelëse grûdinimosi perioduFig. 1. Transformation of protein composition in the cells of developing inflorescence (a)and root collum (b) during cold acclimation of winter rape>500500-132132-6666-4545-29HSP / STB29-14,2kDa46

LTB frakcijoje labai padaugëja – nuo 45 iki 66 /kDa – molekulinës masësbaltymø. STB frakcijos zonoje nuo 12,4 iki 132 kad susiformuoja keturi naujibaltymai. Abiejø variatø rapsø organø làstelëse stambiamolekuliniø baltymøsudëties transformacija ne tokia ryðki (1 pav.).2 pav. Specifiniø kaitinimui atspariø baltymø-dehidrinø LTB frakcijos sudëtiespokyèiai þieminiø rapsø besivystanèio þiedyno (a) ir ðaknies kaklelio (b) làstelësegrûdinimosi periodu: 1 – grûdinimosi periodui prasidedant; 2 – grûdinimosiperiodo pabaigoje; 3 – po ðalèio stresoFig. 2. Transformation of specific heat-stable protein-dehydrins composition in winter rapedeveloping inflorescense (a) and root collum (b) cells ESP fraction during cold acclimation:1. atthe beginning of cold acclimation: 2. at the end of cold acclimation; 3. after cold stressBe to, rapsø grûdinimosi periodu – adaptaciniø procesø metu, vykstantLTB ir STB frakcijø pokyèiams, kartu vyksta ir atsparumà þiemoti lemianèiøspecifiniø atspariø kaitinimui baltymø-dehidrinø modifikavimas (2 pav.). Ðiøbaltymø sudëties pokyèiai susijæ su vienø individualiø baltymø formavimosi arkaupimosi intensyvëjimu, o kitø nykimu. Ilgëjant grûdinimosi periodui, ðiøelektroforegramose aptinkamø baltymø padaugëja (2 pav., 1, 2). Adaptaciniøprocesø periodu (nuo rugsëjo antros pusës iki spalio pabaigos) specifiniøatspariø kaitinimui baltymø-dehidrinø kiekis rapsø audiniø làstelëse padidëjavidutiniðkai apie du kartus: besivystanèio þiedyno – nuo 6 iki 13, ðaknies kaklelio –nuo 5 iki 11. Atsparumà þiemoti lemianèiø baltymø sudëties pokyèiai ryðkesniabiejø variantø rapsø organø làsteliø citoplazmoje (LTB frakcija). Besivystanèioþiedyno làstelëse atsparumà þiemoti lemianèiø individualiø baltymø molekulinëmasë kinta nuo 31 iki 192 kDa, o ðaknies kaklelio – nuo 20 iki 200 kDa.Charakterizuojant ðiuos baltymus, paaiðkëjo, kad dalis jø yra bûdingi abiejø47

variantø augalø organø làstelëms, pvz.: 31, 47, 60; 65 kDa. Kiti bûdingi tikatskiram organui ar làstelës kompartmentui. Kaip antai, 170 kDa baltymasaptiktas tik ðaknies kaklelio làstelëse, 192 kDa – besivystanèio þiedyno,155 kDa – tik citozolyje, o 20 kDa – membranø struktûrose.Modeliniø bandymø rezultatai parodë þemos temperatûros (-2°C), trumpofotoperiodo (7 val., 18°C) ir hormono ABR (1 mM) poveiká uþsigrûdinimuibûdingø baltymø formavimuisi rapsø audiniuose. Indukuotas kontroliniamsaugalams nebûdingø kaitinimui atspariø baltymø formavimasis. Besivystanèioþiedyno làstelëse trys skirtingi specifiniai baltymai susiformavo paveikti þemostemperatûros ir ABR bei vieno trumpo fotoperiodo. Baltymø sudëtiestransformacija ðaknies kaklelio làstelëse buvo silpnesnë: aptikta po 1-2 naujaisusiformavusius skirtingus baltymus. Ðalèio stresas (-4-7°C) grûdinimosi periodopabaigoje indukavo keturiø naujø baltymø formavimàsi besivystanèio þiedyno(nuo 66 iki 170 kDa) ir trijø ðaknies kaklelio (nuo 105 iki 210 kDa) làstelëse(2 pav., 3). Siekiant pagerinti þieminiø rapsø uþsigrûdinimà-pasiruoðimà iratsparumà þiemoti biotechnologinëmis priemonëmis, naudoti originalûs(Merkys, Novickienë ir kt., 1993) auksino tipo junginiai – TA-12 ir TA-14(1 lentelë). Ávertinant ðiø junginiø poveiká þieminiø rapsø Casino baltymøsudëties modifikacijai, konstatuota, kad abu junginiai turëjo reikðmës baltymømetabolizmo procesams þieminiø rapsø besivystanèio þiedyno ir ðaknies kakleliolàstelëse, indukavo kontrolei nebûdingø naujø baltymø formavimàsi (lentelë).Lentelë. Auksino fiziologiniø analogø – junginiø TA-12 ir TA-14 poveikisþieminiø rapsø baltymø sudëties pokyèiams irperþiemojimuiTable. Effect of auxin physiological analogues – compuonds TA-12 and TA-14 on winterrape protein composition and overwinteringStructural formule, codeStruktûrinë formulë, kodasCH 1 COOCH 2 CH 2 ClNauji baltymai, vnt.Number of new proteinsbesivystantis žiedynasdeveloping inflorescencešaknies kaklelisroot collumŽuvê augalai,vnt./m 2Number of perishedplants, m 2-SO 32Ca 2+6-7 4-7 10,2±0,8+CH 2 COOCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 Cl -TA-127-10 6-9 8,6±0,7TA-1448

Panaudojus TA-12 ir TA-14 junginius, nuo ðalèio þuvo daug maþiau augalønegu kontroliniame variante (15-18 vnt./m 2 ) Tai, matyt, nulemia geresná jøuþsigrûdinimà ir atsparumà þiemoti. Gauti rezultatai rodo, kad TA-12 irTA-14 poveikis ‘Casino’ rapsams þiemoti gali bûti susietas su uþsigrûdinimàpasiruoðimàþiemoti lemianèiø atspariø kaitinimui baltymø buvimu rapsølàstelëse: apie 181, 65, 47; 33 kDa. Atsparaus kaitinimui 53 kDa baltymoformavimasis susietas su rapsø hormoninës sistemos veikla. Tai, matyt, lemiageresná jø uþsigrûdinimà ir atsparumà þiemoti.Aptarimas. Tyrimø rezultatai rodo, kad grûdinimosi-pasiruoðimo þiemotimetu làstelës tirpiø (daugiausiai citoplazmos) bei membranø ar membranomisapribotø struktûriniø kompartmentø baltymø sudëties pokyèiai yra vienas iðesminiø biocheminiø-molekuliniø pokyèiø, vykstanèiø ðiø adaptaciniø procesømetu (1 pav.). Duomenys sutampa su kitø autoriø (Jekniè, Chen, 1999; Svenssonir kt., 2002; Welling ir kt., 2002; Stupnikova ir kt., 2002; Marian ir kt., 2004)duomenimis, kad baltymø sudëtis yra vienas ið svarbiausiø biocheminiø veiksniø,lemianèiø arba bent turinèiø didelæ reikðmæ augalø atsparumo þiemoti savybësraiðkai. Tà patvirtina ir eksperimentø, atliktø su TA-12 ir TA-14 junginiais,duomenys (lentelë). Baltymai, bûdami làstelës struktûriniai ir funkciniaikomponentai – receptoriai, fermentai, perneðëjai, gali dalyvauti bei paveiktiar nulemti ávairiø jos funkciniø sistemø veiklà (Merkys, Anisimovienë, 1998;Bentem ir kt., 2006).Ðiuo metu, tiriant augalø adaptacijos – atsparumo þiemoti procesømolekulinius mechanizmus, pagrindinis dëmesys skiriamas þemø temperatûrø,vadinamajam ðalèio (daþniausiai -4°C), poveikio mechanizmams atskleisti.Intensyviai analizuojama reaguojanèiø á ðalèio poveiká genø ekspresijos pokyèiøypatybës (Fowler, Thomashow, 2002; Quellet, 2002; Buskirk, Thomashow, 2006).Árodyta, kad ið 306 genø, reaguojanèiø á þemø temperatûrø poveiká, 218 veiklayra intensyvinama, o 88 stabdoma (Fowler, Thomashow, 2002). Nekyla abejoniø,kad, augalams reaguojant á þemos temperatûros poveiká, gali dalyvauti áprastinisstreso indukuojamas signalinimo kelias per MAPK (mitogen-aktyvuojamøproteino kinaziø) bei kitø protein-kinaziø sistemà(as) (Quellet, 2002; Bentemir kt., 2006). MAPK MKK2 pripaþástama kaip svarbus ðalèio signalo tarpininkas;MKK1 ir MKK2 veiklà aktyvina ðaltis; histidino kinazë yra galimas ðalèio signaloreceptorius.Þinoma, kad kai kurie þemø temperatûrø ekspresuojami genai priklausominuo kitø aplinkos veiksniø: ABR, sausros (Thomashow, 1999; Quellet, 2002)arba tiesiogiai susijæ su ávairiais stresais (Nylander, ir kt., 2001; Bentem ir kt.,2006). Teigiamas fitohormono ABR bei auksino fiziologiniø analogø – TA-12ir TA-14 junginiø – poveikis specifiniø grûdinimàsi bei atsparumà þiemotilemianèiø baltymø-dehidrinø formavimuisi ir kaupimuisi rapsø làstelëse rodone tik trumpo fotoperiodo ir þemos teigiamos temperatûros bei hormonø(Merkys, Anisimovienë, 1998; Welling ir kt., 2002; Borovskii ir kt., 2002; Velièkair kt., 2006) galimybæ dalyvauti grûdinimosi procesuose, bet ir tai, kadgrûdinimosi procesuose dalyvauja ne tik cor genø reguliuojamas kelias.49

Ðie duomenys svarbûs ne tik atskleidþiant aplinkos signalø pajutimo,atpaþinimo ir sàveikos su skirtingais receptoriais ypatumus bei adaptaciniøprocesø molekulinio mechanizmo raiðkà, bet ir turi potencialø praktinápritaikymà modifikuojant rapsø atsparumo þiemoti biocheminius procesus.Išvados. 1. Iðaiðkinta, kad tirpiø (LTB frakcija) ir membranø beimembranomis apribotø struktûriniø làstelës kompartmentø (STB frakcija)baltymø sudëties persitvarkymas yra vienas esminiø adaptaciniø procesø,lemianèiø rapsø atsparumà þiemoti.2. Grûdinimosi metu padidëja bendras individualiø baltymø kiekis LTB irSTB frakcijose.3. Nustatyta, kad grûdinimosi metu, vykstant làstelës tirpiø ir struktûriniøkompartmentø baltymø pokyèiams, padidëja uþsigrûdinimà-pasiruoðimàþiemoti lemianèiø baltymø kiekis abiejose frakcijose.4. Árodyta, kad rapsø uþsigrûdinimà-pasiruoðimà þiemoti galima pagerintinaudojant biotechnologines priemones – auksino fiziologinius analogus –TA-12 ir TA-14 junginius, veikianèius specifiniø baltymø raiðkà.Pastaba. Šie tyrimai remti LVMSF (Reg Nr. Nr. C-03017) pagal„Abiotecha“ projektà.Gauta2006 01 15Parengta spausdinti2006 04 30Literatûra1. Anisimovienë N., Novickienë L. On the molecularmechanism of cold acclimation in plants // Biologija. 2004. Nr. 2. P. 87-90.2. Bentem S., Roitinger E., Anrather D., Csaszar E.and H irt H. Phosphoproteomics as a tool to unravel plant regulatory mechanisms// Physiologia Plantarum. 2006. Vol. 126. P. 110-119.3. Borovskii G.B., Stupnikova I., Antipina A. I.,Vladimirova S. and Voinikov V.K. Accumulation of dehydrin-likeproteins in the mitochondria of cereals in freezing, drought and ABA treatment //Plant. Biol. 2002. Vol. 2. P. 5.4. Buskirk H. and T homashow M. Arabidopsis transcription factorsregulating cold acclimation // Physiologia Plantarum. 2006. Vol. 126. P. 72-80.5. Fowler S. and Thomashow M. Arabidopsis transcriptome profilingindicates that multiple regulatory pathways are activated during cold acclimation inaddition to the CBF cold response pathway // The Plant Cell. 2002. Vol. 14. P. 1675-1670.6. Gavelienë V., Novickienë L., Miliuvienë L.,Pakalniðkytë L., Brazauskienë I. Relationship of rape growth andcrop production with plant growth regulators and disease // Vagos: 2002. Nr. 56.P. 7-11.7. Gavelienë V., Novickienë L., Miliuvienë L.Brazauskienë I., and Kazlauskienë D. Possibilities to use growtheregulators in winter oilseed rape growing technology. 2. Effects of auxin analogues onthe formation of oilseed rape generative organs and plant winterhardiness // AgronomyResearch. 2005. Vol. 3(1). P. 9-19.50

8. Ismail A. M., Hall A. E., Close T. J. Purification and partialcharacterization of dehydrin involved in chilling tolerance during seedling emergenceof cowpea // Plant Physiol. 1999. Vol. 120. P. 237-244.9. Jekniè Z. and C hen T. H. H. Changes in protein profiles of poplartissues during the induction of bud dormancy by short-day photoperiods // Plant CellPhysiol. 1999. Vol. 40. P. 25-35.10. K aboyashi F., Takumi S., Nakata M., Ohno R.,Nakamura T., Nakamura Ch. Comparative study of the expressionprofiles of the cor/Lea gene family in two wheat cultivars with contrasting levels offreezing tolerance // Physiologia Plantarum. 2004. Vol. 120. P. 585-594.11. Marian C. O., Eris A., Krebs S. L., Arora R.Environmental regulation of a 25 kDa dehydrin in relation to Rhododendron coldacclimation // J. Amer. Soc. Hort. Sct. 2004. Vol. 129. N. 3. P. 354-359.12. M e r k y s A. and A nisimovienë N. Frost resistance in plants andmethods of its study // Sodininkystë ir darþininkystë. 1998. Nr. 7. P. 29-38.13. M erkys A., Novickienë L., Miliuvienë L., ÐaltytëZ. Nauji augimo reguliatoriai ir jø fiziologinio aktyvumo ávertinimas // 2. Auksinoanalogai. Biologija. 1993. Nr. 4. P. 54-58.14. Novickienë L., Gavelienë V., Miliuvienë L.,Brazauskienë I., Kazlauskienë D., Pakalniðkytë L. Newfactors in winter rape technology // Biologija. 2004. Nr. 2 (2 priedas). P. 91-94.15. Nylander M., Svensson J., Welin B. V. Stress-inducedaccumulation and tissue-specific localization of dehydrins in Arabidopsis thaliana //Plant. Mol. Biol. 2001. Vol. 45. N. 3. P. 263-279.16. Quellet F. Out of the cold: unveiling the elements required for lowtemperature induction of gene expression in plants // In vitro Cell. Dev. Dev. Biol. –Plant. 2002. Vol. 38. P. 396-403.17. S tefanowska M., Karas M., Kubacka-Zebalska M.,Kacperska A. Low temperature affects of growth and structure of cell walls inwinter oilseed rape (Brassica napus L. var. oleifera L.) plants // Annals of Botany. 1999.Vol. 84. P. 313-319.18. Stupnikova I. V., Borovski G.B., Dorofeev N. V.,Peshkova A. A., Voinikov V. K. Accumulation and disappearance ofdehydrins and sugars depending on freezing tolerance of winter wheat plants at differentdevelopmental phases // Journal of thermal biology. 2003. Vol. 27. N. 1. P. 55-60.19. S v e n s s o n J., Ismail A. M., Palva E.T., Close T. J.Dehydrins // Sensing, Signaling and Cell Adaptation. 2002. P. 155-171.20. T homashow M.F. Plant cold aclimation: freezing tolerance genes andregulatory mechanisms // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1999. Vol. 50.P. 571-99.21. V elièka R., Rimkevièienë M., Novickienë L.,Anisimovienë N., Brazauskienë I. Improvement of oil rapehardening and frost tolerance // Russian Journal of Plant Physiology. 2005. Vol. 52.P. 4473-480.22. W elling A., Moritz T., Palva T., Junttila O.Independent activation of cold acclimation by low temperature and short photoperiodin hybrid aspen // Plant. Physiol. 2002. Vol. 12. P. 1633-1641.51

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 43-52.ASPECTS OF PLANT COLD ACCLIMATION MOLECULARMECHANISMN. Anisimovienë, L. Novickienë, R. Mockevièiûtë, M. Jodinskienë, J. JankauskienëSummaryWe consider the physiological-biochemical peculiarities of the winter rape coldacclimation. Results on the possibilities to improve their overwintering employingbiotechnological means: physiological analogues of auxin – compounds TA-12 andTA-14 are presented.It is shown that during the cold acclimation of winter rape var. ‘Casino’ , thetransformation of protein composition of soluble (ESP), membranes and membranessurrounded compartments (HSP) in the rape inflorescence and root collum cells takesplace. During the adaptive processes of cold acclimation the number of individualproteins was increased. Besides that the number of specific heat-stable (70°C) proteindehydrinsthat predetermine plant cold acclimation was increased about two times.Summarizing the results on the effect of low temperature (-2°C), short photoperiod(7 h, 18°C), ABA and physiological analogues of auxin – compounds TA-12 and TA-14on the changes in protein composition an assumption can be made that not only the corgenes regulating pathway are involved in the rape cold acclimation.Key words: auxin analogues – TA-12 and TA-14, cold acclimation, heat-stableproteins, protein transformations, rape, wintering.52

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 53-60.SËJAMOJO ÞIRNIO (PISUM SATIVUM L.) FIZIOLOGINËIR BIOCHEMINË REAKCIJA Á OZONO SUKELTÀSTRESÀRima JUOZAITYTË, Asta RAMAÐKEVIÈIENË,Algirdas SLIESARAVIÈIUS, Natalija BURBULIS,Pavelas DUCHOVSKIS * , Auðra BRAZAITYTË * ,Giedrë SAMUOLIENË *Lietuvos þemës ûkio universitetas, Studentø 11, LT-53067 Akademija,Kauno r. El. paðtas: j_rimukas@one.lt*Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, Kauno 30,LT-54333 Babtai, Kauno r. El paðtas: p.duchovskis@lsdi.lt2005 m. LÞÛU Genetikos ir biotechnologijos laboratorijoje bei LSDI Augaløfiziologijos laboratorijos fitotroniniame komplekse atlikti vegetaciniai bandymai.Tyrimo tikslas – nustatyti skirtingø koncentracijø ozono poveiká sëjamojo þirnio (Pisumsativum L.) ‘Ilgiai’ fiziologiniams ir biocheminiams rodikliams. Tirtas tokiøkoncentracijø ozono poveikis augalams: 80, 160, 240 µg m -3 (7 h per dienà, 5 dienas persavaitæ). Po 1, 3, 5 dienø poveikio iðmatuotas lapø plotas, nustatyta antþeminës daliesbei ðaknø sausoji biomasë, chlorofilo a, karotinoidø, mono- ir disacharidø kiekis lapuose.Iðtirta, kad, didëjant ozono poveikio trukmei bei koncentracijai ore, didëjo ir ozonotoksiðkas poveikis sëjamojo þirnio (Pisum sativum L.) fiziologiniams bei biocheminiamsrodikliams. Po vienos dienos poveikio nustatytas toksiškas ozono poveikis antþeminësdalies ir ðaknø sausosios biomasës kaupimuisi bei lapø plotui. Toksiðkas ozono poveikisnustatytas mono- ir disacharidø bei pigmentø kaupimuisi lapuose.Reikšminiai þodþiai: augimas, biomasë, lapø plotas, ozonas, sëjamasis þirnis.Ávadas. Pastaraisiais deðimtmeèiais vis aktualesnës darosi aplinkosproblemos, susijusios su ozono kiekio pokyèiais stratosferoje ir troposferoje.Stratosferos ozono sluoksnio irimas, didëjant halogenizuotø anglies junginiø(freonø) emisijai á orà, didina ultravioletiniø spinduliø patekimà á þemëspavirðiø. Augalai, kaip ir kitos gyvybës formos, per evoliucijà suformavomorfologines, fiziologinës ir biocheminës saugos nuo UV poveikio sistemas(Sharma ir kt., 1998; Hollosy, 2002). Ozono sluoksná maþëti skatina á aplinkàiðmetami terðalai su chloro ir bromo jonais, kuriø dël intensyvios antropogeninësveiklos ypaè padaugëjo XX. amþ. pabaigoje (Butler ir kt., 1999). Dëlantropogeninës tarðos, plonëjant ozono sluoksniui stratosferoje, didëja53

prieþemio ozono koncentracija, kuri þalinga augmenijai. Net nedidelëskoncentracijos ozonas slopina jautriø augalø (ankðtiniø, javø) vystymàsi iraugimà. Nustatyta, kad ozonas sumaþina augalø biomasæ (Winner, 1994),fotosintezæ (Heath, 1994), anglies pasiskirstymà (Pell ir kt., 1993), þioteliølaidumà (Reiling, Davison, 1995). Prieþemio ozonas veikia kaip stiprusoksidatorius, kuris sukelia augalø oksidaciná stresà, paþeidþia làsteliø membranasir plazmà, ozonas sutrikdo medþiagø apykaitos ir informacijos srautus (Heath,1994).Darbo tikslas – iðtirti skirtingø koncentracijø ozono poveiká sëjamojo þirnio(Pisum sativum L.) fiziologiniams ir biocheminiams rodikliams.Tyrimo sàlygos ir metodai. Siekiant nustatyti skirtingø koncentracijø ozonopoveiká sëjamajam þirniui, augalai auginti artimame neutraliam rûgðtumuisubstrate (pH 6-6,5), 5 l talpos vegetaciniuose induose. Auginta po 25 augalus.Tirtos tokios ozono koncentracijos: 80, 160, 240 µg m -3 . Ozonu augalai veikti7 val. per dienà, 5 dienas per savaitæ. Ozonas generuotas ozonatoriumi„OSR-8“ (Ozone Solutions, Inc.). Ozono koncentracija kamerose buvo laikomaautomatiðkai ir matuota neðiojamuoju ozono monitoriumi „OMC-1108“(Ozone Solutions, Inc.). Iki sudygimo ir vienà savaitæ sudygæ augalai augintiðiltnamyje, paskui perneðti á fitokameras (fotoperiodas – 16 val., temperatûra– 21°C/17°C (dienà/naktá), ðviesos ðaltinis – „SON-T Agro“ (PHILIPS) lempos).Po 1, 3 ir 5 dienø nustatyta antþeminës dalies bei ðaknø sausoji biomasë, lapøplotas (WinDias matuoklis). Fotosintetiniai pigmentai nustatytispektrofotometriniu bûdu 100% acetono iðtraukoje pagal Vetðteinà(Ãàâðèëåíêî, 1975).Fruktozei, gliukozei, sacharozei ir maltozei skirstyti ir nustatyti naudotasefektyviosios skysèiø chromotografijos metodas (HPLC) su refraktometriniudetektoriumi. Mono- ir disacharidø bandiniai HPLC paruoðti sutrynus 1-2 gþaliosios masës ir praskiedus 4 ml bidistiliuoto vandens. Ekstrahuota apie12 val., bandinys filtruotas 0,2 µm acetato celiulioziniais filtrais.Fruktozës, gliukozës, galaktozës, sacharozës bei maltozës analizës atliktos„Shimadzu HPLC 10A“ modelio chromatografu su refrakcijos indeksodetektoriumi (RID 10A), kolona termostatuota 26°C temperatûroje. Skirstyta„Adsorbosil NH 2“ kolonële (150 x 4,6 mm). Judrioji fazë – 75% acetonitrilo.Statistinei analizei apskaièiuotas vidurkis ir standartinë paklaida su ANOVAMINITAB programa.Rezultatai. Po vienos dienos nustatytas toksiðkas visø koncentracijø ozonopoveikis antþeminës dalies sausosios biomasës kaupimuisi ir ðaknø augimui.Lapø plotas, paveikus visø koncentracijø ozonu, jau po dienos poveikio buvomaþesnis negu kontroliniame variante (1 pav.).Po trijø dienø poveikio didþiausios (160 µg m -3 ir 240 µg m -3 ) koncentracijosozonu, nustatytas ozono toksiškumas visiems augimo parametrams (1 pav.).Po penkiø dienø labai toksiðkas ozono poveikis nustatytas ðaknø sausosiosbiomasës kaupimuisi bei þirniø lapø ploto formavimuisi (1 pav.). Anksèiauiðtirta, kad sunkieji metalai labiau paþeidþia ðaknø biomasæ negu antþeminædalá (Sliesaravièius ir kt., 2002), nors ðiø stresoriø patekimas á augalà yra54

skirtingas, (sunkieji metalai patenka per ðaknis, o ozonas per lapus), betfiziologinis poveikis labai panaðus.A1,0g0,80,60,40,20KontrolëControl1 d. po poveikio / 1 day3 d. po poveikio / 3 day5 dienos / 5 day80 µg m -3 160 µg m -3 240 µg m -3Ccm 235302520151050KontrolëControlg1 pav. Ozono poveikis sëjamojo þirnio augimo parametrams: A – antþeminësdalies sausoji biomasë, B – ðaknø sausoji biomasë, C – lapø plotasFig.1. Effect of ozone on pea growth parameters: A – above-ground dry biomass,B – dry biomass of roots, C – leaf areaPo dienos poveikio në vienos koncentracijos ozonas chlorofilo a (Chla)kiekiui lapuose esminës átakos neturëjo (2 pav.). Taèiau po trijø dienø poveikiomaþiausios koncentracijos (80 µg m -3 ) ozonas slopino Chla kiekio kaupimàsilapuose, o didesnës koncentracijos ozonas veikë stimuliuojamai. Bandymopabaigoje (po 5 dienø) nustatytas didþiausiø koncentracijø (160 µg m -3 ir240 µg m -3 ) ozono toksiškas poveikis.mg g -12 pav. Ozono poveikis chlorofilo a ir karotinoidø kiekiui sëjamojo þirniolapuose: A – chlorofilas a, B – karotinoidaiFig. 2. Effect of ozone content on the amount of chlorophyll a and carotenoids in leaves ofpeas: A – chlorophyll a, B – carotenoidsB0,50,40,30,20,10KontrolëControl1 d. po poveikio / 1 day3 d. po poveikio / 3 day5 dienos / 5 day80 µg m -3 160 µg m -3 240 µg m -31 d. po poveikio / 1 day3 d. po poveikio / 3 day5 dienos / 5 day80 µg m -3 160 µg m -3 240 µg m -3A 1 diena / 1 day 3dienos / 3day 5dienos / 5 day B 1 diena / 1 day 3dienos / 3day 5dienos / 5 day51,61,441,231,00,820,610,40,20Kontrolë 80 µg m -3 160 µg m -3 240 µg m -3 0 Kontrolë 80 µg m -3 160 µg m -3 240 µg m -3ControlControlmg g -155

Iðanalizavus karotinoidø kieká þirniø lapuose, po pirmos poveikio dienosnustatytos pigmentø didëjimo tendencijos. 160 µg m -3 koncentracijos variante,palyginus su kontroliniu, jø padaugëjo 18% (skirtumas esminis). Panaðûsrezultatai gauti ir po trijø dienø poveikio. Po penkiø dienø karotinoidø kiekisþirniø lapuose dvigubai sumaþëjo nuo didþiausios (240 µg m -3 ) koncentracijosozono.Iðanalizavus mono- ir disacharidø kaupimàsi sëjamojo þirnio, paveiktoskirtingø koncentracijø ozonu, lapuose nustatyta, kad jau po dienos poveikionuo didesniø koncentracijø ozono ore sukelto streso labai sumaþëjo fruktozës,gliukozës ir sacharozës sintezë, o maltozës sintezë nuo 160 µg m -3 koncentracijosozono suintensyvëjo (3 pav. A).Po trijø dienø poveikio nustatyta, kad mono- ir disacharidø sintezësuintensyvëjo nuo 160 µg m -3 koncentracijos ozono. Galima manyti, kad augaleëmë veikti homeostatiniai mechanizmai, todël cukrø kiekis netgi padidëjo.Fruktozës kiekis padidëjo apie tris kartus, sacharozës ir gliukozës – apie dukartus, maltozës kiekis, kaip ir po vienos dienos sukelto streso, iðliko panaðuskaip ir kontroliniame variante (3 pav. B).Bandymo pabaigoje (po 5 dienø) sacharozei, gliukozei ir maltozeinustatytas toksiðkas ozono poveikis. Jø kiekis labai sumaþëjo, taèiau fruktozëskiekis nuo 160 µg m -3 koncentracijos ozono buvo panašus kaip ir kontroliniamevariante (3 pav. C).Amg g -1 ŽM0,70,60,50,40,30,20,1Fruktozë / Fructose Gliukozë / GlucoseSacharozë / Sucrose Maltozë / Maltose0,60,50,40,30,20,10Kontrolë 80 µg m-3 160 µg m -3 240 µg m -3 0 Kontrolë 80 µg m-3 160 µg m -3 240 µg m -3Control ControlCmg g -1 ŽM43210Kontrolë 80 µg m-3 160 µg m -3 240 µg m -3Control3 pav. Ozono poveikis mono- ir disacharidø kaupimuisi lapuose: A – po 1dienos poveikio, B – po 3 dienø, C – po 5 dienøF i g. 3. Effect of ozone on the accumulation of mono- and disaccharides in leaves of peas:A – after 1 day, B – after 3 days, C – after 5 daysBmg g -1 ŽMFruktozë / Fructose Gliukozë / GlucoseSacharozë / Sucrose Maltozë / MaltoseFruktozë / Fructose Gliukozë / GlucoseSacharozë / Sucrose Maltozë / Maltose56

Aptarimas. Antropogeniniø veiksniø sukeltas stresas veikia fiziologiniusprocesus, o to poveikio pasekmes lemia augalø rûðis, veislë, poveikio trukmë irstiprumas (Alexieva ir kt., 2003). Mûsø tyrimo rezultatai parodë, kad, ilgëjantpoveikio trukmei, ozonas toksiðkai veikë sëjamojo þirnio augimo parametrus.Ávairûs autoriai nurodo, kad trumpas ozono poveikis gali sukelti ávairius lapøpaþeidimus, nuo ilgo nuolatinio poveikio augalai bûna maþesni, maþiau dera,jø lapai bûna paþeisti (Krupa ir kt., 1995; Black ir kt., 2000; Climate changes….,2000). Ozono poveikis pasireiðkia augimo maþëjimu, matomais lapø paþeidimais(Kosta-Rick, Manning, 1992). Tai patvirtino ir mûsø tyrimø rezultatai.Nustatytas toksiðkas ozono poveikis þirniø lapø ploto formavimuisi. Paveiktididelës koncentracijos ozonu augalai prasèiau augo, jø lapai buvo maþesnioploto, greitai paseno ir nukrito. Literatûroje nurodoma, kad ozonas spartinaaugalø lapø senëjimà ir pirmalaiká kritimà. Ðiuos procesus nulemia laisvøjøradikalø padaugëjimas augalø làstelëse (Farage ir kt., 1991; Brunshon-Harti irkt., 1995). Augalø produktyvumas dël ozono poveikio sumaþëja, nes uþsiveriajø þiotelës, kaip apsauga kitiems paþeidimams, sumaþëja fotosintezësproduktyvumas, chloroplastø kiekis, prasideda lapø chlorozë ir nekrozë, kuripasireiðkia jau po 1-2 dienø poveikio (Heath ir kt., 1994). Dël ozono poveikiolàstelëse netenkama osmotiniø medþiagø aktyvuvo, suardoma chloroplàstøstruktûra ir energijos apykaita (Heath ir kt., 1994). Mûsø tyrimais toksiðkasozono poveikis þirniø augimo parametrams nustatytas jau po vienos dienospoveikio. Mono- ir disacharidø kiekio sumaþëjimas po dienos poveikio sutrikdëþirniø gyvybinius procesus, skatino bendrà augalo senëjimà. Tirpûs cukrûs,mono- ir disacharidai, yra labai svarbûs gyvøjø làsteliø struktûrai ir funkcijoms(Hirabayashi, 1996). Cukrûs (gliukozë, fruktozë, sacharozë ir kt.) – pagrindinisanglies ir energijos ðaltinis, labiausiai susijæs su kiekybiniais ir kokybiniais augalopakitimais, todël jie labai reaguoja á pirminá poveiká (Weber ir kt., 2005, Salerno,Curatti, 2003). Cukraus kiekis ir signalø perdavimas dalyvauja ir reguliuojalapø senëjimà, kuris susijæs su maþëjanèiu chlorofilø kiekiu ir fotosintezësaktyvumu (Quirino ir kt., 2000). Kaip parodë mûsø bandymai, nors pirmosiomispoveikio dienomis dël homeostazës chlorofilo kiekis buvo didesnis, taèiau vëliau,ypaè nuo didþiausios koncentracijos ozono, chlorofilo kiekis lapuose gerokaisumaþëjo. Tai gali bûti susijæ su ðiø pigmentø bei angliavandeniø sintezëjedalyvaujanèiø fermentø maþesniu aktyvumu. Literatûroje teigiama, kadgliukozës ir fruktozës senstanèiuose lapuose gali daugëti, o krakmolo maþëti(Quirino ir kt., 2001). Mûsø tyrimai parodë, kad po penkiø dienø ozono poveikiogliukozës kiekis þirniø lapuose buvo maþesnis negu kontroliniame variante,taèiau fruktozës kiekis 160 mg m -3 O 3variante buvo panaðus. Gliukozës kiekiopasikeitimas ir jautrumas nulemia lapø ilgaamþiðkumà (Fabrizio ir kt., 2001).Fosfolipazës D ekspresijà, kuri yra svarbiausia augalø senëjimui (Fan ir kt.,1997), sukelia gliukozë (Xiao ir kt., 2000).Išvados. 1. Nustatytas toksiðkas ozono poveikis sëjamojo þirnio antþeminësdalies bei ðaknø sausosios biomasës kaupimuisi ir lapø plotui.2. Sukeltas stresas po 1 ir 3 dienø poveikio 80 µg m -3 ir 160 µg m -357

koncentracijos ozonu skatina chlorofilø a ir karotinoidø kaupimàsi þirniolapuose.3. Po vienos dienos poveikio labai sumaþëja mono- ir disacharidø sintezë.Padëka. Dëkojame Lietuvos mokslo ir studijø fondui uþ finansinæ paramà„APLIKOM“ projektui.Gauta2006 01 16Parengta spausdinti2006 05 03Literatûra1. Alexieva V., Ivanov S., Sergiev I., Karanov E.Interaction between stresses // Bulgarian. Journal. Plant Physiology. Special Issue. 2003.P. 1-17.2. Black V. J., Black C. R., Roberts J. A., Stewart C. A.Impact of ozone on the reproductive development of plants // New Phytologist. 2000.Vol. 147. P. 421-447.3. Brunschön-Harti S., Fangmeier A., Jöger H.-J.Influence of ozone and ethylenediurea (EDU) on growth and yield of (Phaseolus vulgarisL.) in open top filed chambers // Environmental Pollution. 1995. Vol. 90. P. 89-94.4. Butler J. H., Battle M., Bender M. L., Montzka S.A., Clark A. D., Saltzman E. S., Shuler C. M.,Sveringhaus J. P., Elkins J. W. A record of atmospheric halocarbonsduring the 20th century from polar firn air // Nature. 1999. Vol. 399. P. 749-755.5. Reddy K. R., Hodges H. F. Climate change and global CropProductivity // CABI Publishing. 2000. P. 472 .6. Heath R. L. Possible mechanisms for the inhibition of photosynthesis byozone // Photosynthesis Research. 1994. Vol. 39 P. 439-451.7. Hollosy F. Effects of ultraviolet radiation on plant cell // Micron. 2002.No. 33. P. 179-197.8. Hirabayashi J. On the origin of elementary hexoses // Quarterly Reviewof Biology. 1996. Vol. 71. P. 365-380.9. Fabrizio P., Pozza F., Pletcher S. D., Gendron C.M., Longo V. D. Regulation of longevity and stress resistance by Sch9 in yeast //Science. 2001. Vol. 292. P. 288-290.10. F a n L., Zheng S., Wang X. Antisense suppression ofphospholipaze D &retards abscisic acid- and ethylene-promoted senescence ofpostharvest Arabidopsis leaves // Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 2183-2196.11. F arage P. K., Long S. P., Lechner E. G., Baker N.R. The sequence of changes within the photosynthetic apparatus of wheat followingshort-term exposure to ozone // Plant Physiology. 1991. Vol. 95. P. 529-535.12. K ostka – Rick R., Manning W. J. Partitioning of biomassand carbohydrates in field – grown radish under ambient concentrations of ozone, andtreated with the anti-ozonant ethylenediurea (EDU) // New Phytologist. 1992. Vol.121. P. 187-200.13. K rupa S. V., Grunghoge L., Jager H. J., Nosal M.,Legge A. H., Hanawald K. Ambient ozone and adverse crop response: a58

unified view of cause and effect // Environmental Pollution. 1995. Vol. 99. P. 398-405.14. Q u irino B. F., Noh Y. S., Himelblau E., AmasinoR. M. Molecular aspects of leaf senescence // Trends in Plant Science. 2000. Vol. 5.P. 278-282.15. Q u irino B. F., Reiter W. D., Amasino R. D. One of twotandem Arabidopsis genes homologous to monosaccharide transporters is senescenceassociated// Plant Molecular Biology. 2001. Vol. 46. P. 447-457.16. P ell E. J. Sinn J. P. Eckardt N. Vinten-JohnsenC., Winner W. E., Mooney H. A.Response of radish to multiple stressesII. Influence of season and genotype on plant response to ozone and soil moisturedeficit // New Phytologist. 1993. Vol. 115. P. 439-446.17. R eiling K., Davison A. W. Effects of ozone on stomatalconductance and photosynthesis in populations of Plantaga major L. // New Phytologist.1995. Vol. 1289. P. 587-594.18. S alerno G. L., Curatti L. Origin of sucrose metabolism in higherplant: when, how and why? // Trends in Plant Science. 2003. Vol. 8. P. 63-69.19. S harma P. K., Anand P., Sankhalkar S., Shetye R.Photochemical and biochemical changes in wheat seedlings exposed to supplementaryultraviolet-B-radiation. // Plant Science. 1998. Vol. 132. P. 21-30.20. Sliesaravièius A., Ramaðkevièienë A., BurbulisN., Duchovskis P. Ekologiniø veiksniø poveikis pomidorø (LecopersiconEsculentum Mill.) ðaknø formavimuisi // Sodininkystë ir darþininkystë. Babtai, 2002.21(1). P.54-62.21. X iao W., Sheen J., Jang J. C. The role of hexokinase in plantsugar signal transduction and growth and development // Plant Molecular Biology.2000. Vol. 44. P. 451-461.22. W eber H., Borisjuk L., Wobus U. Molecular physiology oflegume seed development // Annual Review of Plant Biology. 2005. Vol. 56.P. 253-279.23. W i n n e r W. E. Mechanistic analysis of plant responses to air pollution //Ecological Applications. 1994. Vol. 1. No. 4. P. 651-661.24. Ã à â ðèëåíêî B. Ö., Ëààäãèíà Ì. Å., Õaíäîáèíà Ë.Ì. Áîëüøîé ïðàêòèêóì ïî ôèýèîëîãèè ðàñòåíèé // Mocêâà, 1975. 392 c.59

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 53-60.PHYSIOLOGIC AND BIOCHEMICAL RESPONSE OF SEEDING PEA(PISUM SATIVUM L.) TO OZONE EFFECTSR. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius, N. Burbulis, P. Duchovskis,A. Brazaitytë, G. SamuolienëSummaryInvestigations were carried out at the Genetic-Biotechnology Laboratory of theLithuanian University of Agriculture and chambers of phytotron complex, of theLithuanian Institute of Horticulture in 2005. The object of the work was to test theresponse of seeding pea (Pisum sativum L.) physiological and biochemical indices todifferent ozone concentrations. The test subject was seeding pea (Pisum sativum L.)‘Ilgiai’. The following ozone concentrations were investigated to establish the impact:80, 160, 240 µg m -3 (7 h each day, 5 days per week). After 1, 3, 5 days there weredetermined the number of leaves, above-ground and root dry biomass, content ofchlorophyll a, carotenoids, mono- and disaccharides in leaves of peas. It was establishedthat ozone had an increasing toxic effect on pea physiological and biochemical indicesat growing expositions and concentrations. After 1-day ozone exposition toxic ozoneeffect was established on above-ground and root dry biomass accumulation and thenumber of leaves. Under toxic ozone effect synthesis of mono- and disaccharidesaccumulation was determinate in pea leaves.Key words: biomass, growth, leaf area, ozone, peas.60

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 61-73.ULTRAVIOLETO-B SPINDULIUOTËS IR OZONOKOMPLEKSINIS POVEIKIS SËJAMOSIOS PIPIRNËSAUGIMUI IR MORFOGENEZEIDanguolë RAKLEVIÈIENË, Danguolë ÐVEGÞDIENË,Regina LOSINSKA, Ramunë STANEVIÈIENËBotanikos institutas, Þaliøjø eþerø 49, LT-08406 Vilnius.El. paðtas: danguora@botanika.ltKontroliuojamosios aplinkos sàlygomis, modeliuojant ozono ir UV-Bspinduliuotës doziø dydá, poveikio sekà ir trukmæ, pirmà kartà atliktas kompleksinësUV-B spinduliuotës ir ozono átakos sëjamosios pipirnës (Lepidium sativum L.) lapamsaugti bei anatominëms morfologinëms struktûroms formuotis tyrimas. Augaloadaptacijos reakcijai suþadinti buvo naudota 3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë ir 120 µg m -3d -1 ozonas. Po penkiø parø veiksniø dozës padidintos tris kartus ir augalai kultivuotidar septynias paras.Nustatyta, kad be adaptacijos 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë ir 360 µg m -3 d -1ozonas slopino lapø masës ir ploto augimà bei paþeidë anatominæ-morfologinæ jøstruktûrà. Prieðingai negu ozonas, UV-B spinduliuotë slopino lapø genezæ ir,nepriklausomai nuo pirminio adaptacinio veiksnio, suardë lapø virðutinius epidermiobei mezofilio audinius, kuriø iðsivystymas sàlygoja ðviesos absorbcijà ir fotosintetináaugalo potencialà.Adaptacinis ozono poveikis padidino lapø þaliàjà masæ, sumaþino sausøjø medþiagøsintezæ, iki 17% padidino jø plotà, o dël palisadinës parenchimos ir pirminio mezofilioaudiniø augimo lapai buvo storesni. Ozono paveiktø lapø þiotelës buvo didesnës negukontroliniame variante. Po adaptacijos prie ozono, kitas ekstremalus poveikis ozonunesustabdë naujø lapø genezës. Ðiomis sàlygomis epidermio làstelës ir þiotelës buvomaþesnës, jø tankis didesnis. Nors lapø pirminio mezofilio parametrai nepakito, taèiaubuvo redukuotas statinës parenchimos audinys.Adaptacijos prie UV-B spinduliuotës metu iki 9 % sumaþëjo lapø þalioji masë, iki32% jø plotas, taèiau padidëjo lapø epidermio làsteliø tankis, ir gilesniems lapoaudiniams spinduliuotës poveikis buvo neesminis. Adaptacija prie UV-B spinduliuotës,pasireiðkusi senesniøjø lapø augimo pristabdymu, taèiau neslopinusi naujø lapø genezësir augimo, pagerino augalo atsparumà þalingam 360 mg m -3 d -1 ozono poveikiui.Reikšminiai þodþiai: ultravioleto-B spinduliuotë, ozonas, kompleksinis poveikis,sëjamoji pipirnë, lapø struktûra.Ávadas. Dël irstanèio stratosferos ozono sluoksnio ir maþëjanèiodebesuotumo Centrinës Europos regionuose didëja ultravioleto (ultravioleto-A,UV-A, 315-400 nm ir ultravioleto-B, UV-B, 280-315 nm) spinduliuotësintensyvumas (Krizek, 1998; Kolb, Pfündel, 2005) ir troposferos tarða ozonu(Fuhrer, Booker, 2003; Fiscus ir kt., 2005). Per evoliucijà augalai suformavo61

genetiðkai determinuotus anatominius-morfologinius poþymius ir fiziologinesatsparumo nepalankioms sàlygoms sistemas. Skirtingø genotipø tolerantiðkumàaplinkos veiksniams didþia dalimi lemia augalø genetiniø protëviø geobotaninëkilmë bei kultûriniø augalø veisliø selekcijos pasiekimai (Gonzalez ir kt., 1996;Björn ir kt., 2002; Ashmore, 2005; Fiscus ir kt., 2005; Kalbina, Strid, 2006).Didesnës ozono, kaip ir UV-B spinduliuotës, dozës sukelia oksidaciná stresà,kuris modifikuoja augalo augimà ir vystymàsi bei skatina senëjimo procesus(Oksanen ir kt., 2003; Kakani ir kt., 2004; Vandermeiren ir kt., 2005; Kalbina,Strid, 2006). Augalo lapai yra pagrindinis UV-B spinduliuotës ir ozonoakceptorius, todël jø struktûriniai pokyèiai atspindi augalo tolerantiðkumo,adaptacijos potencialà bei paþaidos laipsná. Kadangi UV-B yra nedidelioskvarbumo spinduliai, todël labiausiai nukenèia daugialàsèiø organizmø iðorinëslàstelës, tarp jø ir lapø þiotelës, epidermio ir statinës parenchimos audiniølàstelës (Kakani ir kt., 2003). Nors skirtingø ekotipø ir skirtingo iðsivystymoaugalai pasiþymi morfologine lapø ávairove, vertinant UV-B ir ozono poveiká,ypatingai svarbus yra þioteliø vaidmuo. Lapø þiotelës tiesiogiai dalyvaujakvëpavimo ir transpiracijos procesuose ir atveria kelià ozonui ásijungti ábioenergetines reakcijas (Emberson ir kt., 2000). Natûralioje aplinkojedidëjantis ozono bei UV-B spinduliuotës intensyvumas paskatino atlikti augaløaugimo ir morfogenezës modelinius tyrimus kontroliuojamomis sàlygomis. Norsnemaþai darbø atlikta detalizuojant diferencijuotà UV-B spinduliuotës ir ozonoátakà augalams, taèiau kompleksinis jø poveikis morfogenetinëms reakcijomsnëra iðtirtas.Darbo tikslas – kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis nustatyti sëjamosiospipirnës lapø augimo bei anatominius - morfologinius pokyèius, atsirandanèiusdël ozono ir UV-B spinduliuotës diferencijuoto (adaptacinio) poveikio beisàlygojanèius augalø atsparumà ekstremalioms dozëms.Tyrimo objektas, metodai ir sàlygos. Tirta sëjamosios pipirnës (Lepidiumsativum L.) Einfache lapø reakcija á UV-B spinduliuotës ir ozono poveiká. Ðiskryþmaþiedþiø ðeimos prieskoninis augalas greitai auga, todël labai tinkaeksperimentiniams tyrimams laboratorinëmis ir kontroliuojamojo klimatosàlygomis. Bandymai atlikti LSDI (Babtai, Kauno r.) kontroliuojamosiosaplinkos kamerose (fitokamerose), ðviesos periodas – 16 val. per parà, vidutinëtemperatûra dienà – 21°C, naktá – 17°C. Siekiant išvengti laistymo poveikiolapø transpiracijai ir ðaknø mitybinës terpës nestabilumo, sëjamosios pipirnësaugalai kultivuoti terpëje su ½ MS (Murashige, Skoog, 1962) druskomis ir0,2% gelrito (Sigma). Trijø parø daigai perkelti á fitokameras ir adaptacijosindukcijai penkias paras eksponuoti aplinkoje su santykinai maþomis(artimomis realioms) – 3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës arba 120 µg m -3 d -1ozono dozëmis. Pirmojo etapo kontroliniai augalai (K) kultivuoti kamerosebe UV-B ir ozono. UV-B lempos (TL 40W/12 RS, Philips) buvo ájungiamosviduryje ðviesos fotoperiodo. UV-B spinduliuotës intensyvumas ir dozësnustatytos radiometru „VLX-3W“ (Vilber Lourmat, France). Vidutinis UV-Blempø intensyvumas fitotrono kameroje – 0,0571 mW cm -2 , per 30 min.surenkama 1 kJ m -2 UV-B dozë. Po pirmojo (adaptacinio) etapo augalai62

septynias paras kultivuoti teoriðkai ekstremaliø UV-B spinduliuotës ir ozonodoziø aplinkoje. Antrajame bandymo etape jie apðviesti 9 kJ m -2 d -1 UV-Barba paveikti 360 µg m -3 d -1 ozono. Keièiant veiksniø dozes ir sekà, gauti ðiekompleksinio UV-B ir ozono poveikio variantai (skliausteliuose paþymëti jøsutrumpinimai): ið kontrolinio varianto perkelta á 9 kJ m -2 d -1 UV-B aplinkà(K+UV-B); po 3 kJ m -2 d -1 á 9 kJ m -2 d -1 UV-B (UV-B+UV-B); po 120 µg m -3d -1 ozono á 9 kJ m -2 d -1 UV-B (Oz+UV-B); ið kontrolinio varianto perkelta á360 µg m -3 d -1 ozonà (K+Oz); po 120 µg m -3 d -1 á 360 µg m -3 d -1 ozonà (Oz+Oz);po 3 kJ m -2 d -1 UV-B á 360 µg m -3 d -1 ozonà (UV-B+Oz). Kontroliniai (K+K)augalai visà laikà kultivuoti be papildomo UV-B ar ozono poveikio. Bendrakultivavimo fitokamerose trukmë – 12 parø. Kompleksinio poveikio rezultataipalyginti su gautais po adaptacijos periodo arba po intensyvesnio poveikio beadaptacijos rodikliais.Bandymo pabaigoje augalai nufotografuoti ir nuskenuoti, atliktamorfometrinë ir morfologinë lapø analizë. Ávertinta þaliø ir sausø lapø masë,jø kiekis ir dydis. Analizuoti pirmojo ir antrojo lapo citomorfologiniai rodikliai(epidermio làsteliø ir þioteliø tankis ir parametrai) virðutiniame (adaksialiniame)ir apatiniame (abaksialiniame) lapø pavirðiuje. Atlikus anatominæ - histologinælapø skersiniø pjûviø (12 µm storio) analizæ, nustatytas bendras ir atskirø lapoaudiniø storis bei làsteliø dydis. Tyrimams naudota skaitmeninë kamera„PENTAX“ *ist.D ir vaizdø analizës sistema „IBAS“ (Opton, Vokietija),„SigmaScan Pro 4“ programa (Jandel Scientific Software), skeneris „CanoScan4200F“ („Canon“), mikroskopas „NU2“ (Carl Zeiss, Vokietija).Rezultatai. Pirmajame bandymo etape 3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir120 µg m -3 d -1 O 3dozës nelabai pakeitë sëjamosios pipirnës lapø fitomasëskaupimosi (1 pav.), todël jos galëjo turëti adaptaciná poveiká tiriamam augalui.Sausosios masës analizë parodë, kad 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë(K+UV-B; UV-B+UV-B; Oz+UV-B) slopino sausøjø medþiagø sintezæ irdidino lapø dehidratacijà, dël kurios sumaþëjo þalioji masë. Ðiuo poþiûriu360 µg m -3 d -1 ozono poveikis buvo maþiau kenksmingas, taèiau vis tiek labaisumaþino biomasæ. Iðryðkëjo pozityvus adaptacinis 3 kJ m -2 d -1 UV-B poveikis(UVB+Oz), kuris pristabdë lapø þaliosios ir sausosios masës prieaugio maþëjimà360 mg m -3 ozono aplinkoje.Kiekvienas sëjamosios pipirnës augalas adaptacinio etapo pabaigoje buvosu keturiais nepaþeistais, panašaus dydþio lapais, kaip ir po švitinimo3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuote, taip ir po ekspozicijos 120 µg m -3 d -1 ozonu(2 pav.). Taèiau po antrojo etapo, t.y. bandymo pabaigoje, nepaþeistais lapaisbuvo tik kontrolinio varianto (K+K) augalai.Kontroliniai augalai ir auginti 360 µg m -3 d -1 ozono aplinkoje per 15 parøsuformavo po ðeðis lapus, taèiau ði ozono dozë paþeidë lapus, todël K+Oz,Oz+Oz ir UVB+Oz variantø augalai bandymo pabaigoje buvo net su keturiaispaþeistais lapais. Skirtingai nuo ozono, 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë slopinosëjamosios pipirnës naujø lapø genezæ (K+UVB). Po ðio UV-B poveikiodaugumos augalø lapai buvo nekrotizuoti, parudavæ ir apdþiûvæ. Taèiau, kaiaugalai buvo adaptuojami prie 3 kJ m -2 d -1 UV-B, o tik paskui eksponuojami63

9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës aplinkoje (UVB+UVB), didþioji dalis augaløsuformavo po penktà-ðeðtà lapà. Apie 60 % ðiø augalø buvo su tamsiai þaliaislapais. Ozonas, naudotas prieð UV-B spinduliuotæ, sumaþino lapø paþeistumà,taèiau nepaskatino formuotis naujø lapø.Þalioji masë / Fresh weight, mg706050403020100Kontrolë /ControlÞalioji masë, mgSausoji masë, mgSausosios/þaliosios masës santykis / Ratio dry/fresh weight, %OzUV-BK+K /C+CAdaptacija / AdaptationK+OzK+UVBOz+OzUVB+UVBOz+UVBUVB+OzEkstremalus poveikis / Extreme effect20181614121086420Sausoji masë ir sausosios/þaliosios masës santykisDry weight and ratio dry/fresh weight, %1 pav. Sëjamosios pipirnës lapø þalioji ir sausoji masë. (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozono (Oz) poveikio (adaptacija) ir po 7 parø 9 kJ m -2 d -1UV-B spinduliuotës ir 360 µg m -3 d -1 ozono ekstremalaus poveikio. Pirmojo irantrojo etapo kontrolës paþymëtos atitinkamai K ir K+K).Fig. 1. Fresh and dry weight of garden cress. (After 5 days cultivation under 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone (Oz) conditions (adaptation) and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-Band 360 µg m -3 d -1 ozone (extreme effect). Control of the first and second period of cultivationmarked as Control and C+C, respectively).Lapø kiekis/ Number of leaves76543210K / ControlBendras lapø kiekis / Number of leavesPažeisti lapai / Injured leavesOzUVBAdaptacija / AdaptationK+K /C+CK+Oz2 pav. Ozono ir UV-B spinduliuotës kompleksinis poveikis sëjamosios pipirnësbendram ir paþeistø lapø kiekiui. (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1ozono (Oz) poveikio (adaptacija) ir po 7 parø 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir360 µg m -3 d -1 ozono ekstremalaus poveikio. Pirmojo ir antrojo etapo kontrolëspaþymëtos atitinkamai K ir K+K).Fig. 2. Influence of ozone (Oz) and UV-B radiation on total and injured leaves number ofgarden cress. (After 5 days cultivation under 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone (Oz)conditions (adaptation) and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-B and 360 µg m -3 d -1 ozone(extreme effect). Control of the first and second period of cultivation marked as Control andC+C, respectively).K+UVBOz+OzUVB+UVBOz+UVBEkstremalus poveikis / Extreme effectUVB + Oz64

Paþymëtina, kad pradinë augalø ekspozicija 120 µg m -3 d -1 ozono ar3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës aplinkoje statistiðkai patikimai pakeitësëjamosios pipirnës bendrà lapø plotà, kuris kontroliniø augalø buvo 120,63 ±3,09 mm 2 , po ozono ir UV-B – 140,63 ± 6,53 ir 88,22 ± 4,60 mm 2 . Ekstremaliosozono (360 µg m -3 d -1 ) ir UV-B spinduliuotës (9 kJ m -2 d -1 ) dozës labai sumaþinosëjamosios pipirnës augalø bendrà lapø plotà (3a pav.).UVB + OzOz + UVBUVB + UVBOz + OzK + UVBK + OzUVB + OzOz + UVBUVB + UVBOz + OzK + UVBK + OzL6L5L4L3L2L1K+K / C+Ca 0 20 40 60 80 100Plotas / Area, %K + K / C + Cb 0 50 100 150Ilgis / Length, %3 pav. Augalo lapø ploto (a) ir pirmo - ðeðto lapo (L1 – L6) ilgio (b) pokyèiai (%nuo kontroliniø). (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozono (Oz) poveikio(adaptacija) ir po 7 parø 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir 360 µg m -3 d -1 ozonoekstremalaus poveikio. Pirmojo ir antrojo etapo kontrolës paþymëtos atitinkamaiK ir K+K).Fig. 3. Total area of leaves (a) and length (b) of the first-sixth (L1 - L6) leaves (% fromcontrol). (After 5 days cultivation under 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone (Oz)conditions (adaptation) and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-B and 360 µg m -3 d -1 ozone(extreme effect). Control of the first and second period of cultivation marked as Control andC+C, respectively).Palyginus su kontroliniu variantu (K+K), didesnë ozono dozë lapø plotàsumaþino 47, 50 ir 36%, (atitinkamai K+Oz, Oz+Oz ir UVB+Oz variantai), oUV-B – 73, 70 ir 76% (K+UVB, UVB+UVB ir Oz+UVB). 9 kJ m -2 d -1 UV-Bmaþino lapø plotà nepriklausomai nuo pradiniø kultivavimo sàlygø. Kultivuotø360 µg m -3 d -1 ozono aplinkoje po 3 kJ m -2 d -1 UV-B lapø ploto pokyèiai buvomaþiausi (3a pav.). Augalo lapø plotà tiesiogiai lëmë naujø lapeliø genezë irtástamasis augimas (3b pav.). Ozonas labiau skatino ðiuos procesus neguekstremaliø doziø UV-B spinduliuotë. Iðryðkëjo, kad ozonas po UV-Badaptacijos (UVB+Oz) skatino ne tik naujø lapeliø genezæ, bet ir naujaibesiformuojanèiø penkto-ðeðto lapelio intensyvesná augimà (3b pav.).Lapø pavirðiaus mikroskopinë analizë parodë, kad epiderminiø làsteliøkiekis lapo apatinio pavirðiaus kv. mm daug nepakito 120 µg m -3 d -1 ozonoaplinkoje, o po 3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës buvo didesnis (1 lentelë).Þioteliø kiekio skirtumai po pirmojo etapo buvo statistiðkai nepatikimi.65

Lentelë. Lapø abaksialinio (apatinio) pavirðiaus epidermio làsteliøir þioteliø tankio priklausomybë nuo kompleksinio UV-Bspinduliuotës ir ozono poveikio. (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1 UV-Bir 120 µg m -3 d -1 ozono (Oz) poveikio (adaptacija) ir po7 parø 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir 360 µg m -3 d -1 ozonoekstremalaus poveikio. Pirmojo ir antrojo etapo kontrolëspaþymëtos atitinkamai K ir K+K)Table. Changes of abaxial leaf epidermal cells and stomata number in response tocomplex influence of UV-B radiation and ozone. (After 5 days cultivationunder 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone (Oz) conditions (adaptation)and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-B and 360 µg m -3 d -1 ozone (extremeeffect). Control of the first and second period of cultivation marked asControl and C+C, respectively)Poveikio deriniaiTreatment variationsEpidermio làsteliø tankisEpidermal cell densityLapo þioteliø tankisStomatal densityvnt. mm -2 / No. mm -2 % vnt. mm -2 / No. mm -2 %K/C 226,7 ± 6,4 100 - 86,7 ± 2,7 100 -Oz 224,7 ± 7,1 99 - 84,0 ± 1,2 97 -UV-B 239,3 ± 1,3* 106 - 82,7 ± 3,6 95 -K+K/C+C 224,0 ± 2,3 99 100 76,0 ± 1,6 88 100K+Oz 248,7 ± 4,4** 110 111 74,0 ± 1,2 85 97K+UV-B 237,3 ± 2,9 105 106 73,3 ± 2,7 85 96Oz+Oz 248,7 ± 0,7** 110 111 80,0 ± 1,2 92 105UV-B+UV-B 226, ± 0,7 100 101 76,0 ±0,1 88 100Oz+UV-B 215,3 ± 1,8 95 96 75,3 ± 2,9 87 99UV-B+Oz 259,3 ± 2,9** 114 116 84,0 ± 1,2** 97 111* Skirtumai tarp pirmojo (adaptacijos) etapo kontrolinio varianto (K) ir ozono (Oz) beiUV-B statistiškai patikimi, kai P ≤ 0,05 / * differences between control (C) of the first step (adaptation)and ozone (Oz) or UV-B treatment are statistically significant at P £ 0.05.** Skirtumai tarp antrojo etapo kontrolinio varianto (K+K) ir ozono (Oz) bei UV-Bkompleksinio poveikio statistiškai patikimi, kai P ≤ 0,05 / ** differences between control (C+C) ofthe second period and ozone (Oz) or UV-B complex treatment are statistically significant atP ≤ 0.05.Lyginant kontroliniø augalø (K – 8 parø ir K+K – 15 parø) lapøepiderminius pavirðius, maþiau þioteliø kv. mm rasta 15-os parø sëjamosiospipirnës lapuose. Didesnës UV-B spinduliuotës aplinkoje epiderminiø làsteliøtankis labai nepakito, o ozono aplinkoje padidëjo nepriklausomai nuo pradinësadaptacijos veiksnio (Oz+Oz ir UVB+Oz) ar be adaptacijos (K+Oz). Làstelësðiuo atveju buvo maþesnës ir tankesnës. 360 µg m -3 d -1 ozonas po ekspozicijos3 kJ kJ m -2 d -1 UV-B sàlygojo ne tik didesná epidermio làsteliø, bet ir þioteliøtanká.Lapø þioteliø parametrø analizë parodë intensyvø jø augimà. Bandymopabaigoje sëjamosios pipirnës lapø þioteliø ilgis ir plotis buvo didesnis negu8 parø kontroliniø augalø (4 pav.).66

35Ilgis / Length, µm Plotis / Width, µmÞioteliø parametrai / Stomatal parameters302520151050K/COZUVBK+K /C+C4 pav. Þioteliø dydþio abaksialiniame (apatiniame) lapø pavirðiujepriklausomybë nuo ozono ir UV-B spinduliuotës diferencijuoto bei kompleksiniopoveikio. (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozono (Oz) poveikio(adaptacija) ir po 7 parø 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir 360 µg m -3 d -1 ozonoekstremalaus poveikio. Pirmojo ir antrojo etapo kontrolës paþymëtos atitinkamaiK ir K+K).Fig. 4. Dependence of stomata size parameters in abaxial leaf surface area on ozone andUV-B radiation. (After 5 days cultivation under 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone (Oz)conditions (adaptation) and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-B and 360 µg m -3 d -1 ozone(extreme effect). Control of the first and second period of cultivation marked as Control andC+C, respectively).Adaptacinës ozono dozës padidino þioteliø parametrus, o UV-B poveikisbuvo neesminis. Po augalø ekspozicijos didesnio intensyvumo ozono ir UV-Baplinkoje, lyginant su kontroliniu variantu (K+K), þiotelës buvo trumpesnës,taèiau jø plotis buvo didesnis nuo 9 kJ kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir maþesnisnuo 360 µg m -3 d -1 ozono poveikio.Pirmos lapø poros skersiniø pjûviø histomorfometrinë analizë parodëþenklius sëjamosios pipirnës lapø audiniø pakitimus (5 pav.).120 µg m -3 d -1 ozonas skatino statinës (palisadinës) parenchimos irnediferencijuoto mezofilio (puriosios parenchimos) audiniø sluoksniø augimà.Per antràjá bandymo etapà ekstremalios ozono dozës suardë palisadiná audinátø augalø, kurie prieð tai buvo adaptuoti prie ozono, nors mezofilio storisnesiskyrë nuo kontrolinio varianto.Visi lapo audiniai buvo išsaugoti, kai 360 µg m -3 d -1 ozonu poveikis buvopo adaptacijos prie 3 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës (UVB+Oz). 9 kJ m -2 d -1UV-B spinduliuotë labai sumaþino vidutiná lapo storá, kaip po adaptacijosprie 120 µg m -3 d -1 ozono, taip ir po 3 kJ m -2 d -1 UV-B poveikio. Ðiuo atvejunustatytos lapø virðutiniø sluoksniø deformacijos, dþiûvimas.O Z + O ZUVB + UVBO Z + UVBUVB + OZO67

Lapo audiniø storisThickness of leaf tissues, µm400350300250200150100500K/COzUVB5 pav. Kompleksinis ozono ir UV-B spinduliuotës poveikis sëjamosios pipirnëslapo bendram ir atskirø audiniø storiui. (Po 5 parø 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3d -1 ozono (Oz) poveikio (adaptacija) ir po 7 parø 9 kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotës ir360 µg m -3 d -1 ozono ekstremalaus poveikio. Pirmojo ir antrojo etapo kontrolëspaþymëtos atitinkamai K ir K+K).Fig. 5. Influence of ozone and UV-B radiation on total and various tissue thickness ofgarden cress leaves. (After 5 days cultivation under 3 kJ m -2 d -1 UV-B ir 120 µg m -3 d -1 ozone(Oz) conditions (adaptation) and after 7 days under 9 kJ m -2 d -1 UV-B and 360 µg m -3 d -1 ozone(extreme effect). Control of the first and second period of cultivation marked as Control andC+C, respectively).Aptarimas. Kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis atliktas sëjamosiospipirnës tyrimas parodë augimo ir anatominius morfologinius lapo pokyèius,atsirandanèius keièiant diferencijuoto UV-B spinduliuotës ir ozono poveikiøsekà bei dozes. Daugelio autoriø tyrimai, atlikti realiomis ir kontroliuojamosiosaplinkos sàlygomis, rodo, kad didesnis ozono ir UV-B spinduliuotësintensyvumas gali tapti augalø produktyvumà ir raidà limituojanèiais veiksniais(Ashmore, 2005; Fiscus ir kt., 2005; Vandermeiren ir kt., 2005; Reuder ir kt.,2001; Shinkle ir kt., 2004). Realios aplinkos sàlygomis augalai patiriakompleksinæ veiksniø átakà, kuri daþnai sàlygoja streso ir adaptacijos reakcijas,lemianèias didesná atsparumà negu pastebima eksperimentuosekontroliuojamojo klimato kamerose. Pastaruoju atveju tiriamas vieno veiksniostabilus poveikis ir eliminuojamas daugiafaktoriðkumas, taèiau tik eksperimentaikontroliuojamomis sàlygomis leidþia modeliuoti ir prognozuoti aplinkosveiksniø intensyvumo kaitos pasekmes. Pastaràjá deðimtmetá klimato kamerosepradëti kompleksiniai keliø veiksniø tyrimai. Pavyzdþiui, Zhao (2003), Kakani(2004) su kolegomis modeliavo ultravioleto-B spinduliuotës ir anglies dvideginiodidëjimo átakà medvilnës augimui. Vykdant Lietuvos valstybinio mokslo irstudijø fondo remiamà prioritetiniø mokslo krypèiø programos projektà„Antropogeniniø klimato ir aplinkos pokyèiø kompleksinis poveikis miðkø iragroekosistemø augalijai“, pirmà kartà atliktas kompleksinis ozono ir UV-Bspinduliuotës poveikio tyrimas. Eksperimento metu sukurtos sàlygos,imituojanèios nedideliø (adaptaciniø) ir ekstremaliø, tris kartus didesniø, doziøK+K/C+CLapo storis / TotalPalisadinë parenchima / PalisadeMezofilis / MesophyllViršutinis epidermis/ Upper epidermisApatinis epidermis / Lower epidermisOz+OzUVB+UVBOz+UVBUVB+Oz68

ei skirtingos veiksniø sekos poveikius. Ávairiais metodais tirtos skirtingø rûðiøaugalø, tarp jø ir sëjamosios pipirnës, reakcijos. Ðiame straipsnyje pateikiamadalis rezultatø, gautø iðanalizavus sëjamosios pipirnës lapø augimo irmorfogenezës pokyèius, indukuotus kompleksinio ozono ir UV-Bspinduoliuotës poveikio.Santykinai maþomis (artimomis slenkstinëms) ozono ir UV-B spinduliuotësdozëmis siekta paskatinti adaptacines augalo reakcijas, kuriø realizacija siejamasu nedideliu stresu. Pirmame etape 120 µg m -3 d -1 ozonas ir 3 kJ kJ m -2 d -1UV-B spinduliuotë pakeitë sëjamosios pipirnës lapø masës ir ploto parametrus.Nustatyta, kad 120 µg m -3 d -1 ozonas 5% padidino þaliàjà ir iki 13% sumaþinosausàjà lapø masæ bei iki 17% sumaþino plotà. Dël palisadinës parenchimos irmezofilio sluoksniø storëjimo padidëjo bendra lapo masë. Paveiktos ozonolapo þiotelës augo intensyviau ir buvo didesnës negu kontroliniame variante.Po pirmojo etapo nustatyta, kad 3 kJ kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë 9 %sumaþino lapø þaliàjà masæ ir iki 32% plotà. Spinduliuotës poveikis gilesniemslapo audiniams buvo neesminis, bet epidermis buvo plonesnis, lapø làstelëstankesnës, daugiau epidermio làsteliø ploto vienete. Taigi, epidermio sluoksnisbuvo tankesnis. Ðiø reakcijø reikðmë iðryðkëjo kitame bandymo etape, kuriopabaigoje morfologiniai ir anatominiai sëjamosios pipirnës lapø stuktûrospokyèiai parodë UV-B spinduliuotës ir ozono kompleksinio poveikio mastà.Be iðankstinës adaptacijos prie 360 µg m -3 d -1 ozono ir 9 kJ kJ m -2 d -1UV-B labai sumaþëjo lapø masë, pakito jø morfometriniai rodikliai beimorfologinës savybës. Ekstremalios ozono dozës nestabdë lapø genezës, taèiausukëlë lapø paþaidas ir iki 59% sumaþino þaliàjà masæ tame variante, kur augalainebuvo adaptuoti prie ozono (K+Oz). Nors su ávairiais augalais ir skirtingomisdozëmis atliktø eksperimentø rezultatai daþnai varijuoja, taèiau pastebimatendencija, kad paveiktø didesne ozono ar UV-B doze augalø lapai maþesni irmorfologiðkai pakitæ (Mepsted ir kt., 1996; Kakani ir kt., 2003). Mûsø atliktuosebandymuose 9 kJ kJ m -2 d -1 UV-B spinduliuotë slopino naujø lapø genezæ, osukelti lapø paþaidai lëmë masës sumaþëjimà (variantas K+UVB, 1, 2 pav.).UV-B spinduliuotë iki 70 % sumaþino sëjamosios pipirnës lapø plotà.Analogiðkos UV-B spinduliuotës poveikio tendencijos nustatytos ir kitø rûðiøaugalams – Gossypium hirsutum L. (Zhao ir kt, 2003; Coleman, Day 2004),Trifolium repens L. (Hoffman, 2001), Pisum sativum L. (Gonzalez ir kt., 1996;Mepsted, 1996), Cucumis sativum L. (Shinkle ir kt. 2004) ir kt.Iðankstinë adaptacija prie 120 µg m -3 d -1 ozono ar 3 kJ kJ m -2 d -1 UV-Bðiek tiek sumaþino paþeistø lapø (2 pav.), taèiau abiem atvejais nuo9 kJ kJ m -2 d -1 UV-B buvo paþeisti virðutinio epidermio ir statinës parenchimosaudiniai. Lapo mezofilio, ypaè statinës parenchimos, susiformavimas ir keliølàsteliø sluoksniø iðsivystymas sàlygoja jo fotosintetiná potencialà (Kolb ir kt.,2001; Kakani ir kt., 2003), epiderminës làstelës – UV absorbcijà (Coleman,Day, 2004; Kolb, Pfündel, 2005;).Sëjamoji pipirnë auginta mitybinëje terpëje su gelritu, todël jos ðaknysnestokojo drëgmës, o 360 µg m -3 d -1 ozono sukelta lapø dehidratacija buvo netokia ryðki po adaptacijos (1 pav.). Perkëlus augalus ið 120 µg m -3 d -1 á69

360 µg m -3 d -1 ozono aplinkà, padidëjo epidermio làsteliø tankis, þiotelës buvomaþesnës, lapo mezofilá sudarë tik purioji parenchima. Sukelti lapo anatomijospokyèiai (pvz., statinës parenchimos suirimas ir mezofilio plonëjimas) sumaþinaðviesos energijos akumuliacijos fotosintezës procesuose efektyvumà.360 µg m -3 d -1 ozono aplinkoje po adaptacijos UV-B nustatytas maþiausias (iki19%) masës netekimas, o penktas ir ðeðtas lapelis dël lapkoèiø augimo buvonet 36 ir 9% ilgesni uþ kontrolinio varianto (3 pav.). Ekstremali ozono aplinkapo UV-B adaptacijos ypaè skatino naujø lapø, kurie greitai stiebësi á virðø,genezæ ir senesniø lapø pavirðiniø sluoksniø làsteliø tankio didëjimà (1 lentelë).Lapo þiotelës reguliuoja ozono patekimà á lapo vidinius audinius (Fiscus irkt., 2005), o veiksniai, sàlygojantys þioteliø uþsivërimà, maþina þalingà ozonopoveiká. Þioteliø parametrø morfometrinë analizë parodë intensyvø þioteliøaugimà antrame bandymo etape. Kadangi po UV-B adaptacijos þiotelës buvomaþesnës, o maþesnis jø plotis gali bûti siejamas su maþesniu pravirumu(4 pav.), todël ðá pokytá galima vertinti kaip pozityvø poslinká adaptacinëjesistemoje ir teigti, kad papildomas ðvitinimas maþomis UV-B dozëmis sàlygojomaþesná þioteliø atsivërimà bei padëjo augalui neprarasti virðutiniø lapø audiniø360 µg m -3 d -1 ozono aplinkoje.Išvados. 1. UV-B spinduliuotë (9 kJ m -2 d -1 ) ir ozonas (360 µg m -3 d -1 ) beiðankstinës adaptacijos prie vieno ðiø veiksniø slopina sëjamosios pipirnës lapømasës ir ploto augimà bei paþeidþia anatominæ-morfologinæ jø struktûrà.Prieðingai negu ozonas, ði UV-B spinduliuotës dozë slopina lapø genezæ.2. Nepriklausomai nuo pirminio adaptacinio veiksnio, 9 kJ m -2 d -1 UV-Bspinduliuotë paþeidþia sëjamosios pipirnës lapø virðutinius epidermio beistatinës parenchimos audinius ir sumaþina lapo storá.3. Pirminis pozityvus 120 mg m -3 d -1 ozono poveikis, paskatinæs lapø masëskaupimàsi, iðliko perkëlus augalà á 360 mg m -3 d -1 ozono aplinkà dël naujø lapøgenezës indukcijos. Ðiomis sàlygomis epidermio làstelës ir þiotelës buvomaþesnës ir tankesnës. Nors nekito lapø mezofilio parametrai, taèiau buvoredukuotas statinës parenchimos audinys.4. Adaptacija prie UV-B spinduliuotës (3 kJ m -2 d -1 ) poveikio, pasireiðkusisëjamosios pipirnës lapø masës ir ploto augimo pristabdymu, taèiau neslopinusinaujø lapø genezës, sustiprino augalo atsparumà þalingam 360 mg m -3 d -1 ozonopoveikiui.Pastaba. Tyrimas atliktas vykdant Lietuvos valstybinio mokslo ir studijøfondo paremtà prioritetiniø mokslo krypèiø programos projektà„Antropogeniniø klimato ir aplinkos pokyèiø kompleksinis poveikis miðkø iragroekosistemø augalijai“Gauta2006 01 30Parengta spausdinti2006 05 0270

Literatûra1. A s h m o r e M. R. Assessing the future global impacts of ozone on vegetation //Plant, Cell & Environment. 2005. Vol. 28. N 8. P. 949-964.2. Björn L.O., Widell S., Wang T. Evolution of UV-B regulationand protection in plants // Adv. Space Res. 2002. Vol. 30. N 6. P. 1557-1562.3. Coleman R.S., Day T.A. Response of cotton and sorghum to severallevels of subambient solar UV-B radiation: a test of the saturation hypothesis // Physiol.Plantarum. 2004. Vol. 122. P. 362-372.4. Emberson L.D., Ashmore M.R., Cambridge H.M.,Simpson D., Tuovinen J.P. Modelling stomatal ozone flux across Europe //Environmental Pollution. 2000. Vol. 109. P. 403-413.5. Fiscus E.L., Booker F.L., Burkley K.O. Crop responses toozone: uptake, modes of action, carbon assimilation and partitioning // Plant, Cell &Environment. 2005. Vol. 28. N 8. P. 997-1011.6. Fuhrer J., Booker F.L. Ecological issues related to ozone:agricultural issues // Environment International. 2003. Vol. 29. P. 141-154.7. Gonzalez R., Paul N.D., Percy K., Ambrose M.,McLaughlin C.K., Barnes J.D., Arese M., Welburn A.R.Responses to ultraviolet-B radiation (280-315 nm) of pea (Pisum sativum) lines differingin leaf surface wax // Physiologia Plantarum. 1996. Vol. 98. P. 852-860.8. Hoffman R.W., Campbell B.D., Fountain D.W.,Jordan B.R., Greer D.H., Hunt D.Y., Hunt C.L. Multivariateanalysis of interspecific responses to UV-B radiation in white clover (Trifollium repensL.) // Plant, Cell & Environment. 2001. Vol. 24. P. 917-927.9. Kakani V.G., Reddy K.R., Zhao D., Mohammed A.R.Effects of ultraviolet-B on cotton (Gossypium hirsutum L.) morphology and anatomy //Ann. Bot. 2003. Vol. 91. P. 817-26.10. K akani V.G., Reddy K.R., Zhao D., Gao W. Senescenceand hyperspectral reflectance of cotton leaves exposed to ultraviolet-B and carbon dioxide //Physiologia Plantarum. 2004. Vol. 121. P. 250-257.11. Ka l b ina I., Strid Å. Supplementary ultraviolet-B irradiation revealsdifferences in stress responses between Arabidopsis thaliana ecotypes // Plant, Cell &Environment. 2006. Vol. 29. P. 754-763.12. K olb C. A., Kaser M.A., Kopecky J., Zotz G.,Riedere M., Pfündel E.E. Effects of natural intensities of visible andultraviolet radiation on epidermal ultraviolet screening and photosynthesis in grapeleaves // Plant Physiol. 2001. Vol. 127. P. 863-875.13. K olb C. A., Pfündel E. E. Origins of non-linear and dissimilarrelationships between epidermal UV absorbance and UV absorbance of extractedphenolics in leaves of grapevine and barley // Plant, Cell & Environment. 2005. Vol. 25.P. 580-590.14. K rizek T.D., Britz S.J., Mirecki R.M. Inhibitory effectsof ambient levels of solar UV-A and UV-B radiation on growth of cv. New Red Firelettuce // Physiologia Plantarum. 1998. Vol. 103, P. 725-733.15. M epsted R. Paul N., Stephen J., Nogues S., CorlettJ.E., Baker N.R., Jones H.G., Ayres P.G. Effects of enhancedUV-B radiation on pea (Pisum sativum L.) grown under field conditions // GlobalChange Biology. 1996. Vol. 2. P. 325-334.71

16. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth andbioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plantarum. 1962. Vol. 15. P. 473-04.17. Oksanen E., Häikiö E., Sober J., Karnosky D.F.Ozone-induced H 2O 2accumulation in field grown aspen and birch is linked to foliarultrastructure and peroxisomal activity // New Phytologist. 2003. Vol. 161. P. 791-99.18. R euder J., Dameris M., Koepke P. Future UV radiation inCentral Europe modelled from ozone scenarios // J. Phytochem. & Photobiol. B: Biology.2001. Vol. 61. P. 94-105.19. Shinkle J.R., Atkins A.K., Humphrey E.E.,Rodgers C.W., Wheeler S.L., Barnes P.W. Growth andmorphological responses to different UV wavebands in cucumber (Cucumis sativum)and other dicotyledonous seedlings // Physiologia Plantarum. 2004. Vol. 120. N. 2.P. 240-248.20. V andermeiren K., Black C., Pleijel H., deTemmerman L. Impact of rising tropospheric ozone on potato: effects onphotosynthesis, growth, productivity and yield quality // Plant, Cell & Environment.2005. Vol. 28. P. 982-996.21. Zhao D., Reddy K.R., K akani V.G., Read J.J.,Sullivan J.H. Growth and physiological responses of cotton (Gossypiumhirsutum L.) to elevated carbon dioxide and ultraviolet-B radiation under controlledenvironmental conditions // Plant, Cell & Environment. 2003. Vol. 26. P. 771-782.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 61-73.COMPLEX EFFECT OF ULTRAVIOLET-B RADIATION AND OZONEON THE GROWTH AND MORPHOGENESIS OF GARDEN CRESSD. Raklevièienë, D. Ðvegþdienë, R. Losinska, R. StanevièienëSummaryA study of complex impact of UV-B radiation and ozone on the growth andformation of anatomical-morphological structures of garden cress (Lepidium sativumL.) leaves was first carried out under controlled environment conditions where ozoneand UV-B radiation doses, sequence and duration of the impact were changed.3 kJ m -2 d -1 UV-B radiation and 120 µg m -3 d -1 ozone were applied for the stimulation ofadaptation processes. After five days, the impact doses were increased by three timesand the plants were cultivated seven more days.It was established that without adaptation 9 kJ m -2 d -1 UV-B radiation and360 µg m -3 d -1 ozone suppressed the growth of the biomass and area of the leaves as wellas affected their structure. Unlike ozone, UV-B radiation inhibited the genesis of theleaves and, irrespective of the primary factor of adaptation, destroyed the adaxial tissuesof epidermis and mesophyll, the development of which determines light absorption andphotosynthetic capacities of the plant.Adaptation to ozone enhanced the fresh mass of the leaves and reduced the synthesisof dry substances and increased their area by 17%. Furthermore, because of the growthof palisade and strong mesophyll tissues, the leaves were thicker. Compared with the72

control, stomata of leaves were larger under the ozone influence. The extreme impact ofozone following the adaptation to ozone did not inhibit the genesis of new leaves.Under these conditions, both epidermal cells and stomata were smaller, whereas theirdensity grew. The palisade layer was reduced although strong mesophyll was unchanged.During the adaptation to UV-B radiation, the fresh weight of leaves and their areadecreased by 9% and 32%, respectively. However, the density of epidermal cellsincreased and the impact of radiation on tissues located more deeply was not essential.Adaptation to UV-B radiation, which manifested in growth inhibition of older leavesbut did not suppress the genesis and growth of juvenile leaves, stimulated plant resistanceto the harmful impact of 360 mg m -3 d -1 ozone.Key words: ultraviolet-B radiation, ozone, complex treatment, garden cress,structure of leaves.73

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 74-83.GENETINIØ VEIKSNIØ, REGULIUOJANÈIØ PIGMENTØSINTEZÆ VASARINIØ RAPSØ SËKLOSE, TYRIMAS IRMODIFIKAVIMASNatalija BURBULIS, Ramunë KUPRIENË, Liuda ÞILËNAITË,Asta RAMAÐKEVIÈIENËLietuvos þemës ûkio universitetas, LT-53067 Studentø g. 11, Akademija,Kauno r. El. paðtas: Natalija.Burbulis@lzuu.ltÁvairiø ðaliø mokslininkai siekia sukurti geltonsëklius rapsus, nes jø sëklosesusikaupia daugiau riebalø, baltymø, aminorûgðèiø, maþiau làstelienos, celiuliozës irtaninø. Pasaulyje beveik visi geltonsëkliø rapsø genotipai sukurti tarprûðinëshibridizacijos metodu, iðimtá sudaro tik ðiuose tyrimuose naudojamos rapsø linijos,sukurtos ið juodasëkliø hibridø. Tarprûðinës hibridizacijos metodais sukurtø formø irmûsø tiriamø rapsø sëklø luobelës spalvà lemia aplinkos temperatûra augimo metu.LÞÛU Genetikos-biotechnologijos laboratorijoje, taikant izoliuotø mikrosporø kultûrà,buvo sukurtos dvigubø haploidø (DH) linijos, maþiau jautrios aplinkos temperatûraitiriamojo poþymio raiðkos atþvilgiu. Sukryþminus geltonsëklæ linijà su juodasëkliaisrapsais ‘Star’ ir ‘Bolero’, sukurta genetinë vasariniø rapsø ávairovë (DH populiacijos irhibridiniai numeriai). Rapsai auginti Lietuvos þemës ûkio universiteto bandymø stotyje2004 ir 2005 m. Atrinktos septynios DH augalø linijos, kuriø sëklose pigmentø sintezæblokuoja Lietuvos klimato sàlygos. Geltonsëkliø DH augalø linijø sëklose nustatytadaugiau oleino rûgðties, maþiau linoleno, palmitino, stearino ir eruko rûgðèiø bei maþiaugliukozinolatø ir þaliosios làstelienos negu juodasëkliø rapsø.Reikšminiai þodþiai: vasariniai geltonsëkliai rapsai, dvigubi haploidai, riebalørûgðèiø sudëtis, gliukozinolatai.Ávadas. Visame pasaulyje intensyviai vykdomi tyrimai, kuriant 000 tipo(formuojanèias geltonas sëklas) rapsø veisles. Tokiø rapsø sëkla yra geresnëskokybës, nes sukaupia daugiau riebalø ir baltymø (Rashid ir kt., 1995), daugiauaminorûgðèiø (Han, 1995) bei maþiau gliukozinolatø (Raney and Rakow, 1995)ir làstelienos (Rahman ir kt., 2001). Geltonoje luobelëje yra maþiau celiuliozësir tanino (Li ir kt., 2003), todël geltonsëkliai rapsai daugiau tinka maistinioaliejaus gamybai. Toks aliejus yra pigesnis dël trumpesnio technologiniogamybos proceso. Rapsø genotipø, formuojanèiø geltonas sëklas, gamtoje darneaptikta. Pirmas geltonsëklis Brassica napus augalas sukurtas 1960 m.,sukryþminus B. oleracea ir B. campestris (Olsson, 1960). Nuo tada geltonsëkliai74

apsai kuriami ávairiomis tarprûðinio kryþminimo kombinacijomis (Rashid irkt., 1994; Rahman, 2001; Relf-Eckstein ir kt., 2003). Visos geltonsëkliø rapsøformos turi vienà esminá trûkumà kitose generacijose vyksta pigmentacijosproceso deblokavimas ir susiformuoja ávairiø (geltonai rudø, rudø, juodø) spalvøsëklos. Selekcininkai, dirbantys su geltonsëkliø rapsø formomis, paþymi, kadaplinkos temperatûra – vienas ið veiksniø, limituojanèiø ðio paþymio raiðkà.Geltonos rapsø sëklos susiformuoja tik esant aukðtai aplinkos temperatûrai(Henderson and Pauls, 1992; Van Deynze ir kt., 1993; Rakow ir kt., 1999).Daroma prielaida, kad stabilizuoti geltonà spalvà gali bûti sudëtinga dëlalotetraploidijos, genø sàveikos bei klimato sàlygø (Van Deynze and Pauls,1994). Spalvà sëklai suteikia ávairûs pigmentai, sintetinami brendimo metu.Pigmentacijos proceso reguliavimo tyrimams daþniausiai naudojami Arabidopsismutantai su nepigmentuotomis arba maþesnës pigmentacijos sëklomis.Manoma, kad pigmentacijos procesà gali blokuoti daug veiksniø: sutrikusibaltymø-neðëjø veikla (Debeaujon ir kt., 2001), maþesnis kopigmentø kiekis(Shoenbohm ir kt., 2000), pigmentø pirmtakø sintezës ir perneðimo sutrikimai(Winkel-Shirley, 2001). Kitø ðaliø mokslininkai rapsø sëklø pigmentacijosproceso stabilumo ir paveldimumo tyrimams naudoja genotipus, sukurtustarprûðinës hibridizacijos bûdu.Tyrimo tikslas – naudojant izoliuotø mikrosporø kultûrà, sukurti vasariniørapsø genotipus, kuriø sëklose pigmentø sintezë bûtø blokuojamanepriklausomai nuo aplinkos temperatûros.Tyrimo objektas ir metodai. Vasariniø rapsø hibridø kûrimas.Geltonsëklë linija DH 268-20 kryþminta su juodasëkliais ‘Star’ ir ‘B’olero’ rapsais.Taikant abipusius kryþminimus, sukurti keturi hibridiniai numeriai: Nr. 864 –DH 268-20 x ‘Star’, Nr. 868 – ‘Star’ x DH 268-20, Nr. 854 – ‘Bolero’ x DH 268-20, Nr. 856 – DH 268-20 x ‘Bolero’.Dvigubø haploidø sukûrimas. Dvigubø haploidø (toliau DH)linijos sukurtos izoliuotø mikrosporø kultûroje. Donoriniai augalai: geltonsëklëslinijos ir F 1hibridai (1 lentelë).1 lentelë. Augalø-donorø kilmëTable 1. Pedigree of donor plantsDH populiacija / DH populationNL-301 DH 268-2Kilmë / PedigreeNL-302NL-310-1NL-303NL-360NL-920 Star x DH 268-20NL-928DH 268-20 x StarNL-942 ‘Bolero’ x DH 268-20NL-946DH 268-20 x ‘Bolero’Augalai-donorai ir regenerantai auginti kambaryje, kur oro temperatûra20/16°C, fotoperiodas – 16 val. Rapsø þiedpumpuriai 2 min. sterilinti 70%etilo alkoholiu, paskui tris kartus perplauti distiliuotu steriliu vandeniu. Sterilûs75

þiedpumpuriai susmulkinti 13% sacharozës tirpale ir filtruoti per dvigubà„Nytex“ filtrà. Mikrosporos nusodintos tris kartus po 5 min. centrifuguojant1 000 aps./min. greièiu. Izoliuotø mikrosporø suspensijai paruoðti naudotamodifikuota NLN maitinamoji terpë (Fletcher ir kt., 1998). Suspensija iðpilstytaá sterilias Petri lëkðteles ir laikyta tamsoje, 30°C temperatûroje. Praëjus14 dienø po izoliavimo, Petri lëkðtelës perkeltos ant kratytuvo(60 judesiø/min.) ir 14 dienø laikytos kambario temperatûroje. Praëjus 28dienoms po mikrosporø izoliavimo, embrionai perkelti ant agarizuotos B 5terpësir laikyti augimo kameroje, (4°C oro temperatûra, fotoperiodas – 8 val.).Po 10 dienø reþimas pakeistas ðiltu inkubavimu (oro temperatûra – 27 ± 2°C,fotoperiodas – 12 val.). Praëjus dar 30 dienø, augalai-regenerantai suiðsivysèiusiomis ðaknimis ir 2-3 tikraisiais lapeliais perkelti á þemæ. Haploidiniaiaugalai poliploidizuoti 0,34% kolchicino tirpale. Butonizacijos tarpsniukiekvienas augalas apgaubtas izoliatoriumi, kad iðlaikytø linijos grynumà.Izoliatoriai nuimti perþydëjus visiems þiedams. Kiekvieno augalo sëklossurinktos atskirai. Sëklø luobelës spalva ávertinta vizualiai.DH linijø, hibridø auginimas ir ávertinimas laukosàlygomis. Dvigubø haploidø linijos NL-301, NL-302, NL-303 (sukurtos2003 m.) ir hibridai auginti Lietuvos þemës ûkio universiteto bandymø stotyje,vasariniø rapsø selekciniame ir hibridiniame augynuose 2004 ir 2005 m. 2004m. sukurtø DH linijø NL-920, NL-928, NL-942 ir NL-946 augalai auginti 2005m. LÞÛU bandymø stoties dirvoþemiai karbonatingi sekliai glëjiðkiiðplautþemiai (Calcori – Epihypogleyic Luvisols). Granuliometrinë jø sudëtis –vidutinio sunkumo priemoliai ant sunkiø priemoliø ir moliø. Dirvoþemisðarminës reakcijos: pH 6,7-7,2, hidrolizinis rûgðtingumas 0,12-0,18 m-ekv kg -1 ,humuso – 2,3-3,0%, bendrojo azoto 0,150-0,160%, judriojo fosforo125-339 mg kg -1 , judriojo kalio 124-209 mg kg -1 , sieros – 2,19-23,80 mg kg -1 ,boro – 0,59-1,1 mg kg -1 dirvoþemio. Ariamasis sluoksnis – 23-27 cm. Vandensreþimas sureguliuotas uþdaru drenaþu, mikroreljefas iðlygintas. Augynø laukeliødydis – 0,5-20 m 2 (nelygu sëklos kiekis).Butonizacijos tarpsniu buvo izoliuojama po penkis kiekvienos linijosaugalus. Sëklø brendimo tarpsniu ávertintas DH linijø augalø aukðtis (cm),ðoniniø ðakø kiekis (vnt.), ankðtarø kiekis (vnt.), sëklø kiekis ankðtaroje (vnt.).Sëkla surinkta nuo kiekvieno izoliuoto augalo atskirai, kai ankðtaros buvofiziologinës brandos. Apskaièiuota 1 000 sëklø masë (g) ir vieno augaloproduktyvumas (g). Sëklø luobelës spalva ávertinta vizualiai. DH linijø sëkløriebalø rûgðtys, gliukozinolatai ir þalioji làsteliena nustatyta infraraudonøjøspinduliø analizatoriumi – spektrofotometru „PSCO/ISI IBM-PC 4 250“.Rezultatai. Geltonsëkliø DH linijø biometriniaiparametrai. Nustatyta, kad augalo biometrinius rodiklius lemia genotipas.Vidutinis ðoniniø ðakø kiekis kito nuo 3,3 iki 6,7 vnt. (2 lentelë).Vieno augalo ankðtarø kiekis variavo nuo 122,5 iki 429,0 vnt., 1 000 sëklømasë kito nuo 3,16 iki 3,68 g. Ávertinus DH linijø biometrinius rodiklius, galimateigti, kad augalo produktyvumà lëmë ðoniniø ðakø kiekis, normaliaiiðsivysèiusiø ankðtarø kiekis ir subrendusiø sëklø kiekis ankðtaroje. Vieno augaloproduktyvumas kito nuo 13,38 iki 38,77 g.76

2 lentelë. Geltonsëkliø rapsø DH linijø biometriniai rodikliaiTable 2. Biometrical traits of yellow-seeded DH linesDH linijaDH lineðoninës ðakos,vnt.number of productivebranchesBiometriniai rodikliai / Biometrical traitsankštaros,vnt.number ofsiliquessëklos ankðtaroje,vnt.number of seedin the silique1 000 sëklø masëbiomass of 1 000seeds, gaugaloproduktyvumasplant productivity,gNL-301-37 6,7 ± 1,3 429,0 ± 13,1 28,6 ± 2,3 3,16 ± 0,1 38,77 ± 2,1NL-301-45 3,3 ± 0,7 140,5 ± 2,2 29,5 ± 1,8 3,54 ± 0,6 14,29 ± 1,4NL-301-53 5,3 ± 0,7 158,0 ± 5,3 26,9 ± 1,6 3,56 ± 0,2 15,13 ± 1,1NL-302-01 5,7 ± 1,3 272,5 ± 3,5 27,6 ± 2,4 3,54 ± 0,1 26,62 ± 1,8NL-302-02 4,7 ± 0,7 122,5 ± 12,1 29,7 ± 1,6 3,68 ± 0,3 13,38 ± 2,1NL-302-09 6,7 ± 0,6 215,5 ± 4,5 31,4 ± 1,4 3,50 ± 0,5 23,68 ± 1,5NL-302-25 5,7 ± 0,5 158,0 ± 3,2 29,9 ± 1,6 3,62 ± 0,1 17,10 ± 3,1Geltonsëkliø DH linijø sëklø cheminë sudëtis. Rapsøaliejaus kokybæ rodo riebalø rûgðèiø sudëtis, ið kuriø vertingiausia yra oleinorûgðtis. Geltonsëkliø DH linijø sëklose oleino rûgðties kiekis kito nuo 72,68 iki81,46% (3 lentelë).3 lentelë. Geltonsëkliø DH linijø sëklø cheminë sudëtisTable 3. Seed chemical compound of yellow-seeded DH linesDH linijaDH linepalmitinopalmitic,(C16:0)Riebalø rûgðtys / Fatty acids, %stearinostearic,(C18:0)oleinooleic,(C18:1)linoliolinoleic,(C18:2)linolenolinolenic,(C18:3)erukoerucic,(C22:1)Žaliojil¹stelienaFibrecontent, %GliukozinolataiGlucosinolatecontent,µmolg -1NL301-37 4,57 0,77 72,68 12,75 5,39 0,01 2,19 5,19NL301-45 4,37 0,77 76,64 10,36 5,08 0,09 2,38 7,60NL301-53 3,75 0,77 80,35 10,23 3,73 0,02 2,36 8,49NL302-01 4,19 0,77 78,19 10,37 4,50 0,18 2,23 5,16NL302-02 4,16 0,76 77,81 10,96 4,68 0,02 2,85 9,26NL302-09 3,56 0,75 81,46 9,40 3,30 0,02 2,14 7,48NL302-25 4,09 0,75 79,23 10,00 4,48 0,02 2,08 7,65Daugiausia (81,46%) oleino rûgðties rasta NL302-09 linijos sëklose,maþiausiai (72,68%) – NL301-37 linijos sëklose. Geltonsëkliø DH linijø augaløsëklose susikaupë nuo 9,40% (NL302-09) iki 12,75% (NL301-37) linolio rûgðties.Atrinktø DH linijø sëklose buvo nuo 3,30% (NL302-09) iki 5,3% (NL301-37)linoleno rûgðties. Palmitino rûgðties maþiausiai (3,75%) susintetino NL301-53linijos augalai, daugiausiai (4,57%) – NL301-37 linijos. Stearino rûgðties kiekisvisose linijose maþai skyrësi, jos buvo nuo 0,75 iki 0,77%. Visø DH linijø sëkloseeruko rûgðties rasta tik pëdsakai. Geltonsëklës DH linijos augalai sukaupënedidelá gliukozinolatø kieká. Maþiausias jø kiekis buvo NL302-01 linijos77

(5,16µmol/g), didþiausias – NL302-02 linijos (9,26 µmol/g). DH linijø sëkloseþaliosios làstelienos kiekis kito nuo 2,08 iki 2,85%. Tai labai nedidelis kiekispalyginus su juodasëkliais vasariniais rapsais, kuriø sëklose þaliosios làstelienosbûna nuo 5,07 iki 6,04% (Velièka, 2002).Hibridø ir ið jø sukurtø DH linijø ávertinimas.Izoliuotø mikrosporø kultûros metodu buvo sukurtos 205 dvigubø haploidølinijos. Pagal sëklø luobelës spalvà kiekvienos linijos augalai sugrupuoti á keturiasklases: juodos, rudos, geltonai rudos (ne maþiau kaip 65% sëklø geltonos,likusios – rudos) ir geltonos. Ávertinus NL-920 linijø sëklos spalvà, nustatyta,kad 36% ðios populiacijos linijø tyrimo metais subrandino geltona luobelesëklas (1 pav.).4540353025%20151050GeltonaYellowGeltonai-rudaYellow brownRudaBrownJuodaBlackNL-920 (‘Star’xDH268-20) 36 40 9 15Nr. 868 (‘Star’xDH268-20) 30 40 15 15NL-928 (DH268-20x’Star’) 34 29 14 23Nr. 864 (DH268-20x’Star’) 30,4 17,5 21,7 30,41 pav. Vasariniø rapsø DH populiacijø (NL-920, NL-928) ir F 3hibridø(Nr. 864, Nr. 868) sëklø spalvos klasës, %Fig. 1. Seed color category (% composition) in rapeseed DH population (NL-920, NL-928) andF 3hybrids (No. 864, No. 868)40% linijø skirtos geltonai rudos spalvos klasei. Juodos ir rudos spalvossëklas subrandino atitinkamai 9% ir 15% linijø. Sukryþminus juodasëkliusvasarinius rapsus Star su geltonsëkle DH 268-20 linija, gautas hibridas Nr. 868.Ávertinus F 3augalø sëklø spalvà, nustatyta, kad geltona luobele sëklos buvo30% ðeimø, geltonai ruda 40%, ruda ir juoda – po 15%.Sukryþminus geltonsëklæ linijà DH 268-20 kaip motininæ formà, 34%sukurtø dvigubø haploidø (NL-928) subrandino geltonas sëklas. Linijos, skirtosgeltonai rudos spalvos klasei, sudarë 29% populiacijos. Juodas ir rudas sëklassubrandino atitinkamai 23% ir 14% ðios populiacijos linijø. Sukryþminusgeltonsëklæ linijà DH 268-20 kaip motininæ formà, hibridiniø augalø (Nr. 864)geltonomis sëklomis sudarë 30,4%, juodomis 30,4%, geltonai rudomis – 17,5%,rudomis – 21,7%.78

4540353025%20151050GeltonaYellowGeltonai-rudaYellow brownRudaBrownJuodaBlackNL-942 (‘Bolero’xDH268-20) 22 23 27 28F 3 854 (‘Bolero’xDH268-20) 22,3 11,1 33,3 33,3NL-946 (DH268-20x’Bolero’) 27 41 14 18F 3 856 (DH268-20x’Bolero’) 17,6 23,6 29,4 29,42 pav. DH populiacijø (NL-942, NL-946) ir F 3hibridø (Nr.854, Nr.856) sëkløspalvos klasës (%)Fig. 2. Seed color category (% composition) in rapeseed DH population (NL-942, NL-946)and F 3hybrids (No. 854, No. 856)Ávertinus NL-942 populiacijos augalø sëklos spalvà, nustatyta, kadgeltonsëkliai genotipai sudarë 22% linijø (2 pav.). 23% ðios populiacijos DHlinijø priskirtos geltonai rudos spalvos klasei. Juodas ir rudas sëklas subrandinoatitinkamai 28% ir 27% linijø. Sukryþminus juodasëklius ‘Bolero’ su geltonsëkleDH 268-2 linija, sukurtas hibridas Nr. 854. Ávertinus F 3sëklø spalvà, nustatyta,kad geltonsëkliai augalai sudarë 22,3%, juodos ir rudos spalvos sëklassubrandino po 33,3%, o 11,1% hibridiniø augalø buvo skirta geltonai rudosspalvos klasei.Sukryþminus geltonsëklæ linijà DH 268-20 su juodasëkliais ‘Bolero’,izoliuotø mikrosporø kultûroje sukurtos NL-946 linijos. 27% ðios populiacijoslinijø subrandino geltonas sëklas. 41% linijø skirtos geltonai rudos spalvosklasei. Juodas ir rudas sëklas subrandino atitinkamai 18% ir 14% ðiospopuliacijos linijø. Sukryþminus geltonsëklæ DH 268-2 linijà su juodasëkliais‘Bolero’, sukurtas hibridas Nr.856. Geltonas sëklas subrandino 17,6% F 3augalø,geltonai rudas – 23,6%, juodas ir rudas – po 29,4%.Aptarimas. Rapsø sëklø luobelës spalvà daugiausia lemia flavonoidøkaupimasis vakuolëje. Pigmentacijos laipsná determinuoja genai (struktûriniaiir reguliatoriai), vakuolës pH, kopigmentacija, ir paèios làstelës bûklë (Mol irkt., 1998). Jeigu dël kokios nors prieþasties pigmentø sintezë nevyksta,susiformuoja permatoma luobelë, suteikianti rapsø sëklai geltonà spalvà. Ávairiøðaliø mokslininkai, siekdami sukurti geltonsëklius rapsus, taiko ávairiastarprûðinio kryþminimo kombinacijas. Pagrindinë geltonsëkliø rapsø kûrimoproblema – ðio poþymio stabilizavimo sudëtingumas, nes kitose generacijose79

vyksta skilimas pagal sëklø luobelës spalvà. Mûsø pradinë selekcinë medþiaga(geltonsëklës linijos DH268-2, DH268-20, NL-310-1 ir NL-360) sukurtos iðjuodasëkliø vasariniø rapsø ‘Star‘ ir ‘Bolero‘ tarpveisliniø hibridø. Veikiausiai,kai kuriose ið izoliuotø mikrosporø ávyko mutacijos ir dvigubi haploidai, gautiið ðiø mikrosporø, subrandino rapsams nebûdingos (geltonos) luobelës spalvossëklas. Anksèiau nustatyta, kad augalø sëklø pigmentacijos procesà sàlygojaaplinkos temperatûra rapsø vegetacijos laikotarpiu. Augdami aukðtesnëstemperatûros sàlygomis augalai formuoja geltonas arba geltonai rudas sëklas,o 20/16°C oro temperatûroje, sëklø luobelë bûna daug tamsesnë (Burbulisand Kott, 2005). Siekiant gauti rekombinantus, sugebanèius inhibuoti pigmentøsintezæ nepriklausomai nuo aplinkos temperatûros, buvo sukurti dvigubihaploidai ið geltonsëkliø linijø. 2004 m. Lietuvos klimato sàlygomis naujø DHlinijø (populiacijos NL-301, NL-302 ir NL-303) sëklos spalva variavo nuogeltonos iki juodos. Literatûros duomenimis, tokia pigmentacijos laipsnioávairovë vienoje populiacijoje rodo, kad egzistuoja genas modifikatorius (VanDeynze ir kt., 1993). 2005 m. buvo augintos tik DH linijos, skirtos geltonos irgeltonai rudos spalvos klasëms. Ávertinus ðiø linijø sëklø spalvà, buvo atrinktirekombinantai, maþiau jautrûs aplinkos temperatûrai tiriamojo poþymio raiðkosatþvilgiu.Nustaèius augalo produktyvumà, galima prognozuoti DH linijøderlingumà. Nelygu veislë ir augimo sàlygos, vasariniø juodasëkliø rapsø sëkløderlius vidutiniðkai kinta nuo 1,92 iki 4,28 t ha -1 (Velièka, 2002). Kai vidutinisvasariniø rapsø sëklø derlius optimalaus tankumo pasëlyje (100-150 vnt./m 2 )3,0-3,5 tha -1 , tai vieno augalo produktyvumas yra ~ 2,9 g. Sukurtø geltonsëkliøDH linijø produktyvumas daug didesnis negu registruotø vasariniø rapsø veisliø.Reikia atkreipti dëmesá, kad sukurtø DH linijø sëklos surinktos nuo kiekvienoaugalo atskirai ir derlius apskaièiuotas be sëklø byrëjimo nuostoliø (natûralûssëklø byrëjimo nuostoliai siekia 5%, kai derlius imamas kombainu – 20%).Literatûros duomenimis, didesnis (84%) oleino rûgðties kiekis gautas tikgenø inþinerijos bûdu sukurtø mutantø sëklose (Friedt ir Luhs, 1999). Lietuvojeauginamø juodasëkliø rapsø riebalø rûgðèiø sudëtis: oleino – 61,68-65,12%,linolio – 20,33-22,05%, linoleno – 4,80-7,09%, palmitino – 5,06-5,82%, stearino– 0,85-0,86% (Velièka, 2002). Sëkloms bræstant, ið soèiøjø rûgðèiø formuojasinesoèiosios. Siekiama, kad maistiniame aliejuje monosoèiøjø rûgðèiø bûtødaugiau, nes toks aliejus lëèiau oksiduojasi ir ilgiau tinka vartoti (Butkutë irkt., 2000). Ið atrinktø geltonsëkliø DH linijø geriausia riebalø rûgðèiø sudëtisbuvo NL302-09 linijos sëklose, kuriose susikaupë daugiausia oleino rûgðties(81,46%) ir maþiausiai linoleno (3,30%), palmitino (3,56%) ir stearino (0,75%)rûgðèiø. Visose linijose nustatytas gliukozinolatø kiekis yra maþesnis uþ leistinà(iki 20 µmol/g) aliejaus kokybës reikalavimø normà.Literatûroje nurodoma, kad tarprûðiniø hibridø sëklø spalvà daugiau lemiamotininis genotipas (Rahman, 2001), taèiau gali turëti átakos ir tëvinis (VanDeynze and Pauls, 1994). Ávertinus visas kryþminimo kombinacijas, nustatyta,kad abipusiuose ‘Star’ ir DH268-20 kryþminimuose geltonsëkliai genotipaisudaro beveik vienodà visos populiacijos kieká, nepriklausomai ar geltonsëklë80

linija buvo naudota kaip tëvinë, ar kaip motininë forma. Geltonsëkliø dvigubøhaploidø gauta daugiau kryþminimo kombinacijoje DH268-20 x ‘Bolero’, ogeltonsëkliø F 3hibridø gauta daugiau kombinacijoje ‘Bolero’ x DH268-20.Daugiau geltonsëkliø DH linijø ir hibridiniø numeriø gauta sukryþminus ‘Star’,negu ‘Bolero’ rapsus.Kitø ðaliø selekcininkai geltonsëklius rapsus kuria tiek biotechnologiniais,tiek tradiciniais selekcijos metodais. Pavyzdþiui, Danijos mokslininkø grupëgeltonsëkliams genotipams kurti naudojo izoliuotø mikrosporø kultûrosmetodà. Augalai-donorai buvo hibridai, gauti sukryþminus tarprûðinius hibridussu ‘Polo’ ir ‘Dakini’ rapsais. Danijos klimato sàlygomis geltonas sëklassubrandino 5% sukurtø DH populiacijø (Rahman ir kt., 2001). Atlikuskryþminimo kombinacijà (Brassica carinata x Brassica rapa) x Brassica napus,Rahman (2001) sukûrë Brassica napus linijà Nr. 06, kurios augalai F 7kartojesubrandino geltonai-rudas sëklas. Sukryþminus ðià linijà su linijà Nr. 1 (Brassicaalboglabra x Brassica napus var. yellow sarson) ir ávertinus F 3hibridus, nustatyta,kad 0,5% augalø buvo geltonomis sëklomis o 36,9% geltonai rudomis.Tyrimo rezultatai rodo, kad mûsø tiriama medþiaga, gauta naudojantizoliuotø mikrosporø kultûrà, suteikia naujas galimybes geltonsëkliams rapsamskurti.Išvados. Taikant izoliuotø mikrosporø kultûrà ir kryptingà atrankà, sukurtos7 DH linijos, kuriø sëklose pigmentø sintezæ blokuoja Lietuvos klimato sàlygos.Geltonsëkliø DH linijø augalø sëklose susikaupë daugiau oleino rûgðties,maþiau linoleno, palmitino, stearino ir eruko rûgðèiø, gliukozinolatø ir þaliosioslàstelienos negu juodasëkliuose rapsuose. Sukryþminus geltonsëklæ linijà sujuodasëkliais rapsais, sukurta genetinë ávairovë (DH populiacijos ir hibridiniainumeriai) tiriamam poþymiui stabilizuoti.Padëka. Dëkojame Lietuvos valstybiniam mokslo ir studijø fondui uþfinansinæ paramà „ABIOTECHA“ (Reg. Nr. C-03017) projektui.Gauta2006 01 18Parengta spausdinti2006 04 19Literatûra1. Burbulis N. and Kott L. A new yellow-seeded canola genotypeoriginating from double low black-seeded Brassica napus cultivars // Canadian Journalof Plant Science. 2005. Vol. 85. P. 109-114.2. Butkutë B., Maðauskienë A., Ðidlauskas G.,Sliesaravièienë L. Agronominiø veiksniø ir augimo sàlygø átaka þaliøbaltymø ir þaliø riebalø kiekio bei riebalø rûgðèiø kompozicijos kitimui vasariniø rapsøsëklose // Þemdirbystë. 2000. T. 70. P. 160-175.3. Debeaujon I., Peeters A. J. M., Leon-KloosterzielK. M. et al. The TRANSPARENT TESTA12 gene in Arabidopsis encodes a multidrugsecondary transporter-like protein required for flavonoid sequestration in vacuoles ofthe seed coat endothelium // Plant Cell. 2001. Vol. 13. P. 853-871.4. Fletcher R., Coventry J. and Ko t t L. Manual for microsporeculture technique for Brassica napus. 1998. 37 p.81

5. Freidt W. and L uhs W.W. Breeding of rapeseed (Brassica napus) formodified seed quality – synergy of conventional and modern approaches. Australia,1999. CD-ROM.6. H a n J . Characteristics of glucosinolates and amino acid in yellow-seededrapeseed (Brassica napus L. and B. campestris L.). Cambridge: U.K., 1995. Vol. 4.P. 1135-1137.7. Henderson C. A. P. and P auls K. P. The use of haploidy todevelop plants that express several recessive traits using light-seeded canola (Brassicanapus) as an example // Theoretical and Applied Genetics. 1992. Vol. 83. P. 476-479.8. Li J., Chen L., Liang Y., Ye X., Liu L. Research andcommercial application of the complete dominance yellow-seeded gene in Brassicanapus L. Copenhagen, 2003. P. 202-204.9. Mol J., Grotewold E. and K oes R. How genes paint flowers andseeds // Trends Plant Science. 1998. Vol. 3. P. 212-217.10. Olsson G. Species crossing within the genus Brassica, II. ArtificialBrassica napus L. // Hereditas. 1960. Vol. 46. P. 367-396.11. Rahman M. H. Production of yellow-seeded Brassica napus throughinterspecific crosses // Plant Breeding. 2001. Vol. 120. P. 463-472.12. Rahman M.H., Joersbo M. and Poulsen M.H.Development of yellow-seeded Brassica napus of double low quality // Plant Breeding.2001. Vol. 120. P. 473-478.13. R akow G., Raney J. P. and Relf-Eckstein J.Agronomic performance and seed quality of a new source of yellow-seeded Brassicanapus. Australia, 1999. CD-ROM.14. R aney P. and R akow G. A new Brassica napus genotype with superioryellow seed colour and very low alkenyl glucosinolate content. Cambridge: U.K., 1995.Vol.4. P.1154-1156.15. Rashid A., G. Rakow, R.K. Downey. Development ofyellow-seeded Brassica napus through interspecific crosses // Plant Breeding. 1994.Vol. 112. P. 127-134.16. Rashid A., G. Rakow, R. K. Downey. Agronomicperformance and seed quality of black seeded cultivars and two sources of yellow seededlines of Brassica napus. Cambridge: U.K., 1995. Vol. 4. P. 1141-1143.17. R elf-Eckstein J., Rakow G. and R aney J.P. YellowseededBrassica napus – a new generation of high quality canola for Canada. Copenhagen,2003. P 458-460.18. S choenbohm C., Martens S., Eder C. et al. Identificationof the Arabidopsis thaliana flavonoid 3’-hydroxilase gene and functional expression ofthe encoded P450 enzyme // Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 381.P. 749-753.19. V e l i èka R. Rapsai. Monografija. Kaunas: Latutë, 2002. P 319.20. V a n Deynze A. E., Beversdorf W. D. and P auls K. P.Temperature effects on seed color in black- and yellow-seeded rapeseed // CanadianJournal of Plant Science. 1993. Vol. 73. P. 383-387.21. V an Deynze A. and P auls K. P. The inheritance of seed colourand vernalization requirement in Brassica napus using doubled haploid populations //Euphytica. 1994. Vol. 74. P. 77-83.22. Winkel-Shirley B. Flavonoid biosynthesis. A colorful model forgenetics, biochemistry, cell biology, and biotechnology // Plant Physiology. 2001.82

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 74-83.THE EVALUATION AND MODIFICATION OF GENETIC FACTORS,REGULATING SYNTHESIS OF PIGMENTS IN SPRING RAPESEEDN. Burbulis, R. Kuprienë, L. Þilënaitë, A. RamaðkevièienëSummaryYellow-seeded rapeseed (Brassica napus L.) cultivars has been a long-term objectivefor many research group, since it was shown that yellow seed contains more oil, proteinand aminoacids, also lower total dietary fibre, cellulose and tannin content than blackseededforms. Most of the existing yellow-seeded rapeseed genotypes reported to datehave been derived from interspecific crosses with related yellow-seeded Brassica species.A new source of yellow-seeded Brassica napus, derived from a cross of two blackseededrapeseed cultivars, has been developed in Genetic-biotechnology laboratory ofLithuanian University of Agriculture. However, as in all yellow-seeded genotypesdeveloped from interspecific crosses and including these new ones, seed coat color isgreatly affected by the cultivation temperature. Isolated microspore culture technologyhas been utilized for the development of new double haploid yellow-seeded lines thatare less sensitive to environmental conditions. Genetic diversity (DH populations andhybrids) has been developed by cross of yellow-seeded DH line with black-seededcultivars Star and Bolero. Seed coat stability of yellow-seeded B napus was evaluated atthe Experimental Station of the Lithuanian University of Agriculture in 2004 and 2005.7 DH lines, which inhibit dark pigments synthesis under Lithuanian condition, wereselected. The seed of this line contains more oleic acid, less linolic, palmitic, stearic anderucic acids, and less glucosinolates and fibre in comparison with black-seeded cultivars.Key words: yellow-seeded spring rapeseed, doubled haploids, oleic acid,glucosinolates.83

SCIENTIFIC WORKS OF THE LITHUANIAN INSTITUTE OFHORTICULTURE AND LITHUANIAN UNIVERSITY OF AGRICULTURE.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 84-90.PERFORMANCE OF CARROT PHOTOSYNTHETICSYSTEM UNDER SUBAMBIENT UV-B LEVELSKæstutis BARANAUSKIS, Jurga SAKALAUSKAITË,Auðra BRAZAITYTË, Giedrë SAMUOLIENË,Gintarë ÐABAJEVIENË, Jûratë Bronë ÐIKÐNIANIENË,Akvilë URBONAVIÈIÛTË, Pavelas DUCHOVSKISLithuanian Institute of Horticulture, LT-54333 Babtai, Kauno 30,Kaunas distr., Lithuania. E-mail: k.baranauskis@lsdi.ltWhen studying carrot (Daucus sativus Röhl.) tolerance to subambient levels ofUV-B radiation (1 to 9 kJ m 2 day -1 ), reduction of biomass accumulation as a measure ofUV-B stress impact appeared to be inappropriate. Measurements of chlorophyll contentalso revealed that such data is inapplicable to gauge plant health during and afterUV-B stress. However, this study revealed that carrot is tolerant to subambient UV-Bstress as no regular variation of aforementioned conventional measures was determined.Furthermore, naturally occurring UV-B levels (1 to 5 kJ m 2 day -1 ) appeared to be evenfavorable for stimulating biomass accumulation without hindering the formation ofphotosynthetic pigments.Key words: Daucus sativus Röhl., UV-B radiation, photosynthetic pigments,photosynthetic productivity.Introduction. Plants use sunlight for photosynthesis and, as a consequence,are exposed to the ultraviolet (UV) radiation that is present in sunlight. UVradiation is generally divided into three classes: UV-C, UV-B, and UV-A. Asthe UV-C radiation is effectively absorbed by stratospheric ozone, highlyenergetic wavelengths below 280 nm are not present in sunlight at the earth’ssurface (Caldwell et al., 1989). In contrast, UV radiation in the UV-B region,from 280 to 320 nm, does reach ground level. The UV-B portion of sunlighthas received much attention in recent years because irradiation from thisspectral region (especially 297 to 310 nm) will increase as the stratosphericozone concentration rapidly decreases (Caldwell et al., 1989). UV wavelengthsfrom 320 to 390 nm, which make up the UV-A region of the spectrum, are notattenuated by ozone, so their fluency will be unaffected by ozone layerreduction. Like all living organisms, plants sense and respond to UV radiation,both the wavelengths present in sunlight (UV-A and UV-B) and the wavelengthsbelow 280 nm (UV-C). All types of UV radiation are known to damage various84

plant processes. Such damage can be classified into two categories: damage toDNA (which can cause heritable mutations) and damage to physiologicalprocesses.Many different plant responses to supplemental UV-B radiation havebeen observed (Tevini and Teramura, 1989). For instance, changes seen aftersupplemental UV-B radiation include biomass reductions (Tevini et al., 1981;Lydon et al., 1986; Sullivan and Teramura, 1988), decreases in the percentageof pollen germination (Flint and Caldwell, 1984), changes in the ability ofcrop plants to compete with weeds (Barnes et al., 1990), epidermal deformation(Tevini et al., 1981), changes in cuticular wax composition (Tevini andSteinmuller, 1987), and increased flavonoid levels (Tevini et al., 1981,1991a;Beggs and Wellman, 1985). These changes could result from any number ofprimary UV-B events: DNA damage, direct photosynthetic damage, membranechanges, protein destruction, hormone inactivation (Tevini et al., 1989, 1991b),signal transduction through phytochrome (which photoconverts in responseto UV-B) (Pratt and Butler, 1970), or signal transduction via an UV-Bphotoreceptor. However, there has been much speculation about how increasedUV radiation exposure will affect plants, but as yet, there are no definitiveanswers (Björn et al., 2002; Coleman and Day, 2004).In this study carrot photosynthetic system as a tolerance measure forUV-B radiation was examined.Materials and methods. Research was carried out in the phytotron complexat the Lithuanian Institute of Horticulture. 15 carrot plants (Daucus sativusRöhl. cultivar ‘Garduolës 2’) were sown and grown in 5 L pots of peat substrate(pH – 5.85-6). Three pots per treatment were used. Plants were grown ingreenhouse for 3 weeks after germination. Then plants were moved to phytotronchamber and left for 2 days to get accustomed to new environment before thetreatment. A photoperiod of 16 h was used and air temperature of 21/17°C(day/night) was maintained in phytotron chambers throughout the experiment.High-pressure sodium lamps (SON-T Agro, PHILIPS) were used for generalillumination. Plants were watered when necessary throughout the experiment.Each treatment lasted for 5 days. UV-B dosages of 1, 3, 5, 7 and9 kJ m -2 day -1 were used. UV radiation was generated using UV-B lamps(TL 40W/12 RS UV-B Medical, Philips).Biometric measurements were done before the treatment, at the end ofthe treatment, 2 and 4 weeks after the treatment. Contents of carotenoids,chlorophylls a and b were measured in 100% acetone extract prepared accordingto Wettstein (1957) method at the end of the treatment, 2 and 4 weeks afterthe treatment. Plant tissues were oven-dried at 105°C to determine dry weight.Photosynthetic productivity was estimated according to Kvìt (1971).Statistical calculations were performed by ANOVA for MS Excel vers.3.43 (Duncan’s Multiple Range t-test procedure (P≤0.05)).85

Results. UV-B radiation had no effect on photosynthetic pigment systemat the end of treatment and 4 weeks after the treatment whatsoever. Somesignificantly different amounts of photosynthetic pigments were determinedonly 2 weeks after the treatment. Greater amount of chlorophylls a and totalcontent of chlorophylls were observed in reference plants than in those treatedby 1 kJ daily UV-B radiation, while lower content of carotenoids was determinedfor 9 kJ UV-B treated plants than for reference plants (Table 1).Table 1. Content of photosynthetic pigments in carrot leaves at theend of treatment, 2 and 4 weeks after the treatment underdifferent daily UV-B doses, mg kg -1 of fresh weight1 lentelë. Fotosintezës pigmentø kiekis morkø lapuose, mg kg -1TreatmentPoveikisReferenceKontrolëChl aAt the end of treatmentPasibaigus poveikiuiChl a+bcaroteneskarotinoidai Chl a2 weeks after treatmentPo 2 savaièiø4 weeks after treatmentPo 4 savaièiøChl a+b caroteneskarotinoidai Chl a Chl a+b caroteneskarotinoidai1.47 a* 2.02 a 0.50 a 2.10 b 2.76 b 0.69 b 1.47 a 2.02 a 0.50 a1 kJ 1.49 a 2.04 a 0.52 a 1.53 a 2.04 a 0.59 ab 1.49 a 2.04 a 0.52 a3 kJ 1.34 a 1.87 a 0.49 a 1.76 ab 2.34 ab 0.62 ab 1.34 a 1.87 a 0.49 a5 kJ 1.51 a 2.07 a 0.53 a 1.75 ab 2.34 ab 0.64 ab 1.51 a 2.07 a 0.53 a7 kJ 1.67 a 2.30 a 0.57 a 1.85 ab 2.47 ab 0.60 ab 1.67 a 2.30 a 0.57 a9 kJ 1.59 a 2.21 a 0.55 a 1.83 ab 2.45 ab 0.57 a 1.59 a 2.21 a 0.55 a* Values indicated by the same letters within the columns are not statistically different at P≤0.05* Tomis paèiomis raidëmis stulpeliuose paþymëti skaièiai statistiðkai nesiskiria, kai P≤0,05Some significant differences in photosynthetic productivity (PP) wereobserved before UV-B exposure, where reference plants and plants stored for9 kJ UV-B treatment showed greater photosynthetic productivity than thosestored for 5 kJ UV-B treatment. At the end of the treatment significantlylower PP was observed for 1 kJ and 5 kJ UV-B treated plants than for thoseexposed to 7 kJ UV-B radiation, while no significant variation betweentreatments was determined at 14th day after the treatment. However, 1 kJ, 3kJ and 5 kJ daily UV-B doses resulted in significantly greater PP than forreference plants, while PP was lower for 7 kJ and 9 kJ UV-B treated plantsthan for those exposed to 1 kJ and 5 kJ daily UV-B doses (Table 2).86

Table 2. Photosynthetic productivity of carrot plant under differentdaily UV-B doses at the end of treatment, 2 and 4 weeksafter the treatment, g m -2 day -12 lentelë. Morkø fotosintezës produktyvumas, g m -2 day -1TreatmentPoveikisReferenceKontrolëBefore treatmentPrieð poveikáAt the end oftreatmentPasibaigus poveikiui2 weeks aftertreatmentPo 2 savaièiø4 weeks aftertreatmentPo 4 savaièiø2.97 bc* 2.39 ab 2.42 a 2.58 a1 kJ 2.67 ab 2.20 a 2.11 a 5.06 c3 kJ 2.62 ab 2.96 ab 2.27 a 4.34 bc5 kJ 2.44 a 2.26 a 2.63 a 5.07 c7 kJ 2.69 ab 3.68 b 2.03 a 3.14 ab9 kJ 3.22 c 2.75 ab 2.80 a 3.24 ab* Values indicated by the same letters within the columns are not statistically different at P≤0.05* Tomis paèiomis raidëmis stulpeliuose paþymëti skaièiai statistiðkai nesiskiria, kai P≤0,05Discussion. Increased plant’s sensitivity to UV-B stress can be result ofineffective acclimation processes as only low level (~ 255µmol m -2 s -1 ) andpoor spectral distribution of PAR was provided in growth chambers.255 µmol m -2 s -1 is well below the field conditions and is within the range tofacilitate UV-acclimation processes (Cen and Borman, 1990). Thus, it is likelythat differences in observed carrot response to UV-B could be result ofartificially increased sensitivity.Photosynthesis is arguably the most important of plant processes, and isessential for production of biomass. It has been shown in many studies to be atarget of UV-B radiation (Renger et al., 1989; Teramura and Sullivan, 1994).Since photosynthesis depends on the light-harvesting properties of thechlorophylls, a UV-B induced reduction in chlorophyll may be expected toresult in lower levels of biomass accumulation, and hence be a useful indicatorof UV-B sensitivity (Barnes et al., 1990; Strid et al., 1994). Conversely, plantsadapted to high UV-B conditions retain higher photosynthetic integrity duringUV-B exposure than plants originating from low UV-B environments (Barneset al., 1987), and plants which are able to maintain chlorophyll levels duringUV-B exposure are often less sensitive (Greenberg et al., 1997). In the presentstudy, higher chlorophyll levels were not correlated with sensitivity, whilereduced content of chlorophyll has not resulted in decreased photosyntheticproductivity. Moreover, as no significant differences in pigment content wereobserved at the end of treatment or four weeks after the treatment, somevariation of photosynthetic productivity was still determined. As it is seen inTable 1, chlorophyll content four weeks after the treatment in reference plantsand in plants treated with 1 and 5 kJ of daily UV-B doses is somewhat thesame, while data presented in Table 2 shows, that photosynthetic productivityof 1 and 5 kJ treated plants is greater by a factor of 2 than those of referenceplants. Though, in contrast, no significant variation of photosynthesis87

productivity was observed 2 weeks after the treatment as pigments contentsomewhat differed. Therefore, reduction of chlorophyll content appeared notto be correlated to decreased biomass accumulation, nor useful indicator ofUV-B sensitivity.In conclusion it can be stated, that carrot plants tolerate subambient dosesof UV-B (1 to 9 kJ m 2 day -1 ), as no significantly distinct pigment variation withvery few exceptions was observed. Furthermore, naturally occurring 1 to 5 kJdaily UV-B doses (Garcia et al., 2000) appeared to be even favorable for biomassaccumulation.Acknowledgment. Research was supported by Lithuanian State Scienceand Studies Foundation.Gauta2006 02 10Parengta spausdinti2006 05 11References1. Barnes P. W., Flint S. D., Caldwell M. M. Morphologicalresponses of crop and weed species of different growth forms to ultraviolet-B radiation //American Journal of Botany. 1990. Vol. 77. P. 1354-1360.2. Barnes P. W., Flint S. D., Caldwell M. M. Photosynthesisdamage and protective pigments in plants from a latitudinal arctic / alpine gradientexposed to supplemental UV-B radiation in the field // Arctic and Alpine Research.1987. Vol. 19. P. 21-27.3. Beggs C., Wellman E. Analysis of light-controlled anthocyaninformation in coleoptiles of Zea mays L. The role of UV-B, blue, red and far-red light //Photochemistry and Photobiology. 1985. Vol. 41. P. 481-486.4. Björn L. O., Widell S., Wang T. Evolution of UV-B regulationand protection in plants // Advanced Space Research. 2002. Vol. 30. P. 1557-1562.5. Caldwell M. M., Teramura A. H., Tevini M. Thechanging solar ultraviolet climate and the ecological consequences for higher plants //Trends in Ecology and Evolution. 1989. Vol. 4. P. 363-367.6. Cen Y. P., Bornman J. F. The response of bean plants to UV-Bradiation under different irradiances of background visible light // Journal ofExperimental Botany. 1990. Vol. 41. P. 1489-1495.7. Coleman R. S., Day T. A. Response of cotton and sorghum toseveral levels of subambient solar UV-B radiation: a test of the saturation hypothesis //Physiologia Plantarum. 2004. Vol 22. P. 362-372.8. Flint S. D., Caldwell M. M. Partial inhibition of in vitro pollengermination by simulated solar ultraviolet-B radiation // Ecology. 1984. Vol. 65.P. 792-795.9. Garcia R., Cisneros J. M., Hernandez E., ManzanoJ., Diaz J. Time Modeling of Daily UV-B Values in Madrid, Spain // Journal ofApplied Meteorology. 2000. Vol. 39. P. 117-123.10. Greenberg B. M., Wilson M. I., Huang X. D.,Duxbury C. L., Garhardt K. E., Gensemer R. W. The effects88

of ultraviolet-B radiation on higher plants // Plants for environmental studies. Florida:CRC Press. 1997. P. 1-36.11. L ydon J., Teramura A. H., Summers E. G. Effects ofultraviolet-B radiation on the growth and productivity of field grown soybean //Stratospheric Ozone Reduction, Solar Ultraviolet Radiation and Plant Life. Berlin:Springer-Verlag. 1986. P. 313-325.12. P ratt L. H., Butler W. L. Phytochrome conversion by ultravioletlight // Photochemistry and Photobiology. 1970. Vol. 11. P. 503-509.13. R enger G., Volker M., Eckert H. J., Fromme R.,Hohm-Veit S., Graber P. On the mechanism of photosystem IIdeterioration by UV-B radiation // Photochemistry and Photobiology. 1989. Vol. 49. P.97-105.14. S trid A., Chow W. S., Anderson J. M. UV-B damage andprotection at the molecular level in plants // Photosynthesis Research. 1994. Vol. 39. P.475-489.15. Sullivan J. H., Teramura A. H. Effects of ultraviolet-Birradiation on seedling growth in the Pinaceae // American Journal of Botany. 1988.Vol. 75. P. 225-230.16. T eramura A. H., Sullivan J. H. Effects of UV-B radiation onphotosynthesis and growth of terrestrial plants // Photosynthesis Research. 1994. Vol.39. P. 463-473.17. T evini M., Braun J., Fieser G. The protective function of theepidermal layer of rye seedlings against ultraviolet-B radiation // Photochemistry andPhotobiology. 1991a. Vol 53 P. 329-333.18. T evini M., Braun J., Grusemann P., Ros J. UV-Wirkungen auf Nutzpflantzen // Akademie für Naturschutz und Landschaftspflege.Germany. 1989. P. 38-52.19. T evini M., Iwanzik W., Thoma U. Some effects of enhancedUV-B irradiation on the growth and composition of plants // Planta. 1981. Vol. 153.P. 388-394.20. T evini M., Mark U., Fieser G., Saile M. Effects ofenhanced solar UV-B radiation on growth and function of selected crop plant seedlings //Photobiology. New York: Plenum Press. 1991b. P. 635-649.21. T evini M., Steinmuller D. Influence of light, UV-B radiation,and herbicides on wax biosynthesis of cucumber seedlings // Journal of Plant Physiology.1987. Vol. 131. P. 111-121.22. T evini M., Teramura A. H. UV-B effects on terrestrial plants //Photochemistry and Photobiology. 1989. Vol. 50. P. 479-487.23. W ettstein D. Chlorophyll Letale und der submikroskopisheFormweschsel der Plastiden // Experimental cell research. 1957. Vol. 12. P. 427-433.24. Kv ì t J., Ondok J. P., Neèas J., Jarvis P. G. Methods ofgrowth analysis // Plant Photosynthetic Production. 1971. P. 343-391.89

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. MOKSLO DARBAI.2006. 25(2). 84-90.VALGOMOSIOS MORKOS FOTOSINTETINËS SISTEMOS DARBASARTIMO NATÛRALIAM UV-B RADIACIJOS KIEKIO POVEIKIO METUK. Baranauskis, J. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë, G. Samuolienë, G. Ðabajevienë,J. B. Ðikðnianienë, A. Urbonavièiûtë, P. DuchovskisSantraukaTirtas augalø fotosintetinës sistemos darbas, kai jie paveikti artimu natûraliaiUV-B radiacijai kiekiu – 1-9 kJ m 2 parà -1 dozëmis. Tyrimo objektas – valgomoji morka(Daucus sativus Röhl.) ‘Garduolës 2’. Nustatyta, kad morkos biomasës sumaþëjimasyra netinkamas rodiklis UV-B sàlygotiems paþeidimams ávertinti. Fotosintezëspigmentø kiekio kitimas UV-B streso metu bei po jo nebuvo charakteringas ar dësningas.Tai rodo, jog ir ðis kriterijus negali bûti naudojamas morkos fizinei bûklei ávertintiUV-B streso metu. Galima teigti, kad valgomoji morka yra tolerantiðka minëtomsUV-B radiacijos dozëms. Kai kuriais atvejais ðis stresas, praëjus kelioms savaitëms popoveikio, paskatino biomasës akumuliacijà ir nesutrikdë fotosintezës pigmentø sistemospusiausvyros.Reikšminiai þodþiai: Daucus sativus Röhl., fotosintezës pigmentai, fotosintezësproduktyvumas, UV-B radiacija.90

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 91-98.TOKSINUS PRODUKUOJANÈIØ MIKROORGANIZMØPAIEÐKA IR JØ ANTIPATOGENINIØ SAVYBIØ PRADINISTYRIMASVytautas MELVYDAS 1 , Elena SERVIENË 1 ,Brigita ÈAPUKOITIENË 1 , Giedrë PETKÛNIENË 2 ,Algimantas LEBIONKA 11Botanikos institutas, Genetikos laboratorija, Þaliøjø eþerø 49, LT-08406Vilnius, Lietuva. El. paðtas: genetika@botanika.lt2Biochemijos institutas, Genø inþinerijos laboratorija, Mokslininkø 12,LT-08662 Vilnius, LietuvaMieliø bei kitø mikroorganizmø sekretuojamus toksinus galima sëkmingaipanaudoti patogenø sukeltiems infekcijos þidiniams aukðtesniuosiuose eukariotuose iraugaluose lokalizuoti. Ðiame darbe iðtirtas kileriniø mieliø ir mikroorganizmø, galinèiøsunaikinti augalø grybiniø ligø sukëlëjus, paplitimas spontaniniuose obuoliø ir vaisiørauguose. Aptiktas ir detaliai išanalizuotas Saccharomyces cerevisiae kamienas K + ob,sekretuojantis X faktoriø, inhibuojantá visø tipø S. cerevisiae toksinø veikimà. Nustatyta,kad standartiniai S. cerevisiae K2 tipo kileriai turi citotoksiniø savybiø tik kai kuriøAspergilius mikromicetams. Išskirti šeši mikroorganizmai, produkuojantys toksinus,kurie gali sunaikinti Saccharomyces, Candida, Kluyveromyces gentims priklausanèiasmieles bei augalø ligø sukëlëjus – obeliná rauplëgrybá (Venturia ineaqualis) ir balzganàjámenturgrybá (Verticillium albo-atrum).Reikšminiai þodþiai: kilerinis toksinas, mielës, mikroorganizmai, patogenai.Ávadas. Naujø biologiðkai aktyviø medþiagø, pasiþyminèiø antimikrobiniuaktyvumu daugeliui bakteriniø bei mieliniø patogenø, paieðka labai dominaþmoniø ir augalø patologus (Donini ir kt., 2005), medicinos, maisto ir vynopramonës specialistus (Magliani ir kt., 1997).Pastaruoju metu intensyviai tiriamos mieliø produkuojamø kileriniøtoksinø antibiotinës savybës bei galimybë juos panaudoti sisteminei antigrybineiimunoterapijai. Iðskirtiná domëjimàsi kelia kileriniø mieliø bei paèiø toksinønaudojimas maisto pramonëje siekiant uþkirsti kelià grybinei infekcijai(Magliani ir kt., 1997). Toksinas, atakuodamas mikroorganizmø arba mieliølàsteliø pavirðiuje esanèius taikinius, sunaikina jautrias làsteles, taèiau nedarojokio toksinio poveikio aukðtesniøjø eukariotø làstelëms. Ðis poþymis ypatingai91

svarbus medicinoje siekiant iðnaudoti antibiotines kilerinio toksino savybes,nepaþeidþianèias þmogaus imuninës sistemos (Magliani ir kt., 1997), arbaiðvedant atsparias fitopatogenams augalø veisles (Donini ir kt., 2005). Pastebëtasdidelis patogeniniø mieliø jautrumas Pichia, Ustilago ir Williopsisprodukuojamiems toksinams, todël tikëtina, kad greitai sintetines antigrybinesmedþiagas papildys natûraliai sekretuojami toksinai (Balasubramanian ir kt.,2000; Buzzini ir Martini, 2001).Nemaþiau svarbûs ir kitø mikroorganizmø (ne tik mieliø) produkuojamibaltymai, galintys atlikti prieðnuodþiø nuo fitopatogenø funkcijà (Kromina irkt., 2004; Donini ir kt., 2005). Genetinës bei làsteliø inþinerijos metodaisperkeliant atsparumà sàlygojanèius genus ið mikroorganizmø á augalus, kuriamitransgeniniai grybiniams ir virusiniams patogenams atsparûs augalai (Krominair kt., 2004). Ðiuo atveju labai svarbu ávertinti augalo – ðeimininko ir patogenotarpusavio santykius, ryðá ir átakà supanèiai aplinkai .Botanikos instituto Genetikos laboratorijoje pasiektas S. cerevisiae K2 tipokilerinio preprotoksino geno iðtyrimo lygis, t. y. kilerinës funkcijos atskyrimasnuo imuninës, leidþia ðià sistemà naudoti kaip modelá bendriems làsteliønaikinimo-imuniðkumo susidarymo tyrimams bei perkelti ðá genà á kitusorganizmus, bûtent á augalus. Pastebëta, kad S. cerevisiae sekretuojamas toksinasbei kiti mieliø kileriniai toksinai pasiþymi gana siauru veikimo spektru ávairiemsmikromicetams. Todël ieðkoma plataus veikimo spektro toksinusprodukuojanèiø mikroorganizmø. Tokiu bûdu atspariø grybinëms ligomstransgeniniø augalø kûrimas bei naujø, kilerinëmis antipatogeninëmissavybëmis pasiþyminèiø mikroorganizmø paieðka leistø iðspræsti daugeláaugalininkystës problemø.Apibendrinant pasaulinëje literatûroje skelbiamus duomenis, akivaizdu,kad naujø kileriniø mieliø ir mikromicetø, pasiþyminèiø antipatogeninëmissavybëmis paieðka, jø biocheminë ir genetinë analizë yra labai perspektyvi.Darbo tikslas – identifikuoti ir iðtirti kilerines mieles ir mikroorganizmus,galinèius ne tik apsaugoti vynà nuo uþkrato, bet ir naikinti grybinës kilmësaugalø ligø sukëlëjus.Tyrimo objektas ir metodai. Darbe naudoti S.cerevisiae mieliø kamienai:α’1 (MATá, leu2-2 [kil-0]); K7 (MATa arg9 [kil-K1]); Rom-K100 (wt, HM/HM[kil-K2]); M437 (wt, HM/HM [kil-K2]); K28 (wt, HM/HM [kil-K28]); MS300(MATa leu2 ura3-52 [kil-K28] (Kondratienë ir kt., 2003).Tyrimams naudoti augalø ligø sukëlëjai: obelinis rauplëgrybis (Venturiaineaqualis (Cke) Wint.) (Pileckis ir kt., 1994) ir balzganasis menturgrybis(Verticillium albo-atrum Reinke et Berth.), sukeliantis braðkiø, avieèiø, obelø irkt. sodo augalø verticiliozæ (vytulá) (Carlson, 1993).Naujai iðskirtos kultûros identifikuotos Lietuvos visuomeninio sveikatoscentro Mikrobiologijos laboratorijoje, naudojant automatizuotà mini AP I 20CAUX sistemà.Padauginimui mieliø làstelës augintos skystoje YEPD terpëje ikistacionarinës augimo fazës, kileriðkumo ir imuniðkumo tyrimams – metilenomëlio turinèioje MB terpëje (Sherman ir kt., 1986; Evans, 1996). Kileriðkumas92

tirtas pasëjus á terpæ giluminiu bûdu jautrø α'1 kamienà, o tiriamieji irstandartiniai kamienai sëti ant susiformavusio gazono pavirðiaus. Po trijø dienøauginimo 25°C temperatûroje, aplink mieles, produkuojanèias toksinà, susidarëlizës zonos. Imuniðkumo testavimo metu mieliø kamienai sëti á terpæ giluminiubûdu, o standartiniai kileriniai kamienai atsëti brûkðniais ant standþios MBterpës (Naumova ir Naumov, 1973). Produkuojamo toksino aktyvumaikiekybiðkai ávertinti naudotas Gulbinienës ir kt., (2004) pasiûlytas metodas.Augalø ligas sukeliantys grybai auginti dviem bûdais: sëti pavirðiniu bûduant YEPD arba MB terpiø arba giluminiu bûdu suspenduoti steriliame vandenyjeir sumaiðyti su iðlydyta ir atðaldyta iki 35°C temperatûros MB terpepaskleidþiant Petri lëkðtelëje. Toksinus produkuojantys kamienai ant pavirðiniubûdu pasëtø lëkðteliø perkelti tik pradëjus grybui dygti. Giluminio sëjimo atvejutiriamieji kamienai buvo pasëti ið karto sustingus gazonui.Rezultatai. Pastaraisiais metais ið Lietuvos ir Rusijos regionø surinkti vaisiaiir uogos bei paruoðti jø spontaniniai raugai, ið kuriø iðskirti 1 127 mieliø klonaibei 11 fenotipiðkai besiskirianèiø mikroorganizmø (Kondratienë ir kt., 2003).56 mieliø klonai pasiþymëjo kileriniu fenotipu plaèiose pH ir temperatûrosribose. Atlikus detalià analizæ, 27 klonai priskirti naujoms kileriø grupëms K N,K N-1, K N-2, K NX(Kondratienë ir kt., 2003; Gulbinienë ir kt., 2004).Ðiame darbe atkreiptas dëmesys á naujai atrastà, perspektyvø vyno ir maistopramonei kileriná mieliø kamienà K + ob (K2-Kil, Saccharomyces). Ðis kamienaspasiþymi plaèiu kileriðkumo spektru – sugeba formuoti lizës zonas ne tik antjautraus 〈α‘1, bet ir ant K1, K2 ir K28 kileriniø kamienø gazonø. Iðtyrusimuniniðkumo fenotipà, nustatyta, kad kamienas jautrus visø tipø kileriniøtoksinø poveikiui.Biocheminiai tyrimai parodë, kad K + ob kamieno naujai sekretuojamastoksinas pasiþymi nedideliu (15,3 U/ml) kileriniu aktyvumu. Standartiniø K2tipo toksinø aktyvumas 79,4-125,9 U / ml. Kilerinës savybës iðlaikomos labaiplaèiame pH spektre (nuo 4,0 iki 5,2), aprëpianèiame K1, K2, ir K28 toksinøveikimà.Išskirtinis ir unikalus naujai atrasto kamieno bruoþas – sugebëjimas stabdytivisø tipø S. cerevisiae kileriø veikimà (1 pav.). Ðis efektas gali turëti didelësreikðmës kultûrø konkurencijai. Detalûs biocheminiai tyrimai leidþia susietiminëtà inhibicijos efektà su sekretuojamu X faktoriumi, kuris labai efektyviaikoncentruojasi naudojant Millipore (Amicon) ultrafiltracijos membranà PM10,o pastaràjá – su naujo tipo kileriniu toksinu.Atliekant naujø kileriniø mieliø paieðkà, rasti ðeði mikroorganizmø klonai(mûsø paþymëti T1x, T2x, T3x, KIx, KIIx ir Ux), sudarantys lizës zonas antjautraus S. cerevisiae α‘1 kamieno ir ant standartiniø kileriniø mieliø gazonø.Ðie mikroorganizmai priskirti dviems rûðims (duomenys neskelbiami).93

K7Rom K100K 7K + obAB1 pav. Mieliø sekretuojamo X faktoriaus poveikis S. cerevisiae kileriniø toksinøveikimui. A. kamienas K7; B. K7 ir Rom K100 kamienai. (A. Centrinëje dalyjeuþsëtas K1 toksinà sekretuojantis kamienas K7, o aplink já auga keturios K + obkamieno kolonijos. Lizës zonos iðlinkimas árodo kileriø veikimo inhibicijos efektà.B. Skirtingø tipø kilerius produkuojantys mieliø kamienai K7 ir Rom K100 vienaskito nestabdo)Fig. 1. X factor released by yeast inhibits S. Cerevisiae killer toxins. A. strain K7; B. StrainsK7 and Rom K100. (A. In the middle strain K7, which secrete toxin K1, is being sown, around itthere are four colonies of K + ob strain. Declination of lizis zone proves effect of inhibition.B. Yeast strains K7 and Rom K100 producing toxins of different type do not retard each other)2 pav. Surastø mikroorganizmø poveikis augalø patogeno Verticillium alboartumgazonui. (1 ir 4 – kilerinis kamienas M437; 2 ir 5 – kilerinis kamienasMS300 ; 3 ir 6 – standartinis kilerinis kamienas K7; 7 ir 8 – mikroorganizmas Ux;9 ir 10 – mikroorganizmai T1x ir T2x; 11 ir 12 – mikroorganizmai KIx ir KIIx)Fig. 2. Impact of identified microorganisms to plant pathogen Verticillium albo-artum invitro. (1 and 4 killer strain M437; 2 and 5 killer strain MS 300; 3 and 6 standard killer strainK7; 7 and 8 microorganism Ux; 9 and 10 microorganisms T1x and T2x; 11 and 12microorganisms KIx and KIIx)94

Nustatyta, kad rasti mikroorganizmai gali sunaikinti ne tik Saccharomycesgenèiai priklausanèias, bet ir Candida, Kluyveromyces bei kitas mieles (duomenysnepateikiami). Atkreiptinas dëmesys, kad ðie mikroorganizmai aptikti vaisiøbei uogø rauguose. Todël buvo suformuluota hipotezë, kad rastieji klonai galipasiþymëti svarbiomis antigrybinëmis, antimikromicetinëmis irantipatogeninëmis savybëmis. Nusprendus patikrinti rastø kultûrøantipatogeniná poveiká, kreiptasi á Lietuvos sodininkystës ir darþininkystësinstituto darbuotojus. Jie iðskyrë obelinio rauplëgrybio (Venturia ineaqualis)bei balzganojo menturgrybio (Verticillium albo-atrum) grynàsias kultûras, kuriosbuvo naudotos tyrimuose. Obelinis rauplëgrybis paþeidþia obelø lapus, vaisius,metûgiø þievæ, vaiskoèius, pumpurus ir þiedus. Paþeisti vaisiai blogai laikosisaugyklose, suprastëja jø kokybë. Rauplëmis sergantys vaismedþiai prastai auga,maþiau sukrauna þiediniø pumpurø, paðàla þiemà (Pileckis ir kt., 1994). GrybasVerticilium albo-atrum sukelia sodo augalø vytulá ir plinta augalo vandens indais.Grybo hifams uþkimðus vandens indus, braðkiø lapai parausta, vysta, dþiûsta,augalas greitai sunyksta (Carlson 1993). Patebëtos praskaidrëjusios zonos aplinkvisus ðeðis mikroorganizmø klonus, pasëtus ant patogeno Verticillium albo-artumgazono (2 pav.). Tai rodo jø sugebëjimà stabdyti patogenø plitimà. 1-6 numeriaispaþymëti S. cerevisiae kileriniai kamienai ðios savybës neturi (lizës zonosnesusidaro) ir negali naikinti minëto patogeno. Nustatyta, kad standartiniaiS. cerevisiae K2 tipo kileriai turi citotoksiniø savybiø kai kuriems Aspergiliusmikromicetams (3 pav.).3 pav. S. cerevisiae K2 tipo kilerinio toksino poveikis Aspergilius gentiesgrybams. (Augant toksinà produkuojanèiam mieliø kamienui, grybo pavirðiujepastebimi praskaidrëjimai, kurie formuojasi þûstant mikromicetui)Fig. 3. Effect of S. cerevisiae K2 killer toxin on Aspergilius g. culture. (Light zones formationafter the death of mycromicell.)Dël stebëtinai stipraus poveikio ðiø patogeniniø grybø gazonams ant MBterpës auginti patys grybai. KIx ir T1x mikroorganizmai naikino Venturiaineaqualis grybo pavirðinius hifus, taèiau nesunaikino jau susiformavusiøsubstratiniø hifø. Greièiausiai toks poveikis paaiðkinamas grybo irmikroorganizmø augimo greièio nesuderinamumu, taèiau grybo plitimostabdymas akivaizdus. Mikroorganizmø toksinai geriausiai veikia mikromicetuspradinëse jø dauginimosi stadijose.95

4 pav. Naujai rastø mikroorganizmø KIx (1) ir TIx (2) poveikis augaløpatogenams Verticillium albo-artum (A) ir Venturia ineaqualis (B). (Grybai pasëti antMB terpës pavirðiniu bûdu ir, pasirodþius grybø daigams, toksinusprodukuojantys kamienai perkelti ant lëkðteliø. Augalø patogenø plitimostabdymas árodo mikroorganizmø antipatogenines savybes. Mieliø S. cerevisiaekilerinis kamienas M437 rodo tik silpnà antigrybiná veikimà)Fig. 4. Effect of newly identified microorganisms KIx (1) and TIx (2) on Verticillium alboartum(A) ir Venturia ineaqualis (B) (Micromycetes were sown on MB medium and after seedlingappeared toxin producing strains were applied on the plates: spreading of plant pathogens wasstopped, what proves antipathogenic characteristics of microorganisms. Yeast S. cerevisiae killerstain M437 shows only weak antimicromycet effect)Grybai ant MB terpës pasëti pavirðiniu bûdu, o pasirodþius grybø daigams,toksinus produkuojantys kamienai perkelti ant lëkðteliø. Pastebëtas augaløpatogenø plitimo stabdymas árodo mikroorganizmø antipatogenines savybes.Mieliø S. cerevisiae kilerinis kamienas M437 rodo tik nedidelá antigrybináveikimà.Ðiuo metu, bendradarbiaujant su Botanikos instituto laboratorijomis,tiriamas rastø mikroorganizmø bei kileriniø mieliø poveikis platesniameukariotiniø ligø (augalø ir þmoniø) sukëlëjø spektrui. Tikimasi, kad rastiejimikroorganizmai bus perspektyvûs kuriant vaistus nuo ávairiø augalø, gyvûnøir þmoniø ligø sukëlëjø. Tikslinga klonuoti toksinæ medþiagà koduojanèiusgenus siekiant perkelti á mieles bei augalus. Tikëtina, kad rastiejimikroorganizmai yra vienas svarbiausiø ðio darbo rezultatø ir ateityje gali turëtikomercinës reikðmës.Išvados. 1. Aptiktas mieliø kamienas K + ob, sekretuojantis X faktoriø,inhibuojantá Saccharomyces cerevisiae K1, K2 ir K28 kilerinius toksinus.2. Išskirti ir ištirti šeši mikroorganizmai, produkuojantys toksinus,naikinanèius kai kuriuos augalø ligø sukëlëjus.Padëka. Autoriai dëkingi Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutodarbuotojams uþ suteiktà galimybæ pasinaudoti augalø ligø sukëlëjais – obeliniurauplëgrybiu bei balzganuoju menturgrybiu. Dëkoja ir Lietuvos valstybiniammokslo ir studijø fondui uþ finansinæ paramà “ABIOTECHA“ (Reg.Nr. C-03017) projektui.96

Gauta2006 01 14Parengta spausdinti2006 04 18Literatûra1. Balasubramanian S., Bruenn J., Straubinger.Liposomes as formulation excipiens for protein pharmaceuticals: a model protein study //Pharmacology Res. 2000. Vol. 17. P. 344-350.2. Buzzini P., Martini A. Large-scale screening of selected Candidamaltosa, Debaryomyces hansenii and Pichia anomala killer toxin activity againstpathogenic yeast // Medical Mycolology. 2001.Vol. 39. P. 479-482.3. Carlson U. Breeding for resistance to apple scab and other apple diseases //Scandinavian post-graduate course in plant breeding. Breeding for resistance to fungalPathogens. 1993. P. 39-41.4. Donini M., Lico C., Baschieri S., Conti S.,Magliani W., Polonelli L., Benvenuto E. Production of anengineered killer peptide in Nicotiana benthamiana by using a potato virus X expressionsystem // Applied and Environmental Microbiology. 2005. Vol. 71. P. 6360-6367.5. Evans I. H. Methods in Cell and Molecular Biology // Yeast Protocols. 1996.6. Gulbinienë G., Kondratiene L., Jokantaite T.Occurrence of Killer Yeast Strains in Fruit and Berry Wine Yeast Populations // FoodTechnology and Biotechnology. 2004. Vol. 42. P. 159-163.7. Kondratiene L., Gulbiniene G., Serviene E.,Melvydas V. Search for a novel killer strains in spontaneous fruit and berry winefermentation Horticulture and Vegetable Growing. 2003. Vol. 22(3). P. 518-527.8. Kromina K., Voinova T., Rogozhine I. Transgenic plantsbearing CspD gene from bacillus thuringiensis are more resistant to plant pathogens //The International Joint Workshop on PR-Proteins and Induced Resistance, Denmark.2004. P. 61.9. Magliani W., Conti S., Gerloni M., Bertolotti D.,Polonelli L.Yeast killer systems // Clinical Microbiology Review. 1997. Vol.10. P. 369-400.10. N a u m ova T. I., Naumov G. I. Sravnitel , naja genetika droþþej //Soobðèenie XII. Izuèenie antagonistièeskikh otnoðenij u droþþej roda Saccharomyces.Genetika. 1973. Vol. 9. P. 85-90.11. P ileckis S. Sodo kenkëjai ir ligos. Vilnius. Mokslo ir enciklopedijøleidykla. 1994. 462 p.12. S herman J., Fink G., Hiks J. Methods in yeast genetics. ColdSpring Harbor Laboratory. 1986. 230 p.97

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 91-98.SEARCH FOR TOXIN PRODUCING MICROORGANISMS ANDANALYSIS OF THEIR ACTIVITY AGAINST FUNGAL PATHOGENSV. Melvydas, E. Servienë, B. Èapukoitienë, G. Petkûnienë, A. LebionkaSummaryThe investigations of yeast killer toxins in medicine (for control of pathogenicyeast infections), food and vine industry are developing all over the world. Thereforesearching for killer yeasts and micromycetes, their biochemical and genetic analysishas good prospects in the future.In the lather years the apples and grapes from different regions of Lithuania andRussia were collected and their spontaneous fermentations were prepared. Initialexperiments revealed particular perspectives of new found killer strain K + ob (K2-Kil,Saccharomyces) in the vine and food industry. It is important to indicate its widespectrum of destruction abilities – new killer strain is able to form lysis zones not onlyon sensitive α’1 but also on gazones of K1, K2 and K28 types killer strains. Investigationof immunity phenotype established its sensitivity to all type killer toxins. The ability ofthis new found strain to stop effect of all type killers is exceptional and uniquecharacteristic. Detailed biochemical investigations enabled to connect the inhibitoryeffect with secreted X factor, which can be effectively concentrated by means of Millipore(Amicon) ultrafiltration membrane PM10. Besides, X factor is likely to be linked withsecreted killer toxin.In addition the microorganisms were found which formed lysis zones on sensitiveS. cerevisiae α’1 strain and on standard killer yeasts gazones. Toxin properties possessing6 microorganisms capable to kill some fungous agents of plant diseases were discovered.The found microorganisms are believed to be world-while creating remedies againstdifferent plants, animals and humans pathogens. The toxic substance encoding genesmust be cloned with the purpose to transfer them into the yeast and plants. Detection ofthese microorganisms is likely to be one of the most important results of this work withgreat commercial importance in the future.Key words: killer toxin, yeast, microorganisms, pathogens.98

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 99-106.OBELØ FOTOSINTETINËS SISTEMOS REAKCIJA ÁOZONO SUKELTÀ STRESÀJurga SAKALAUSKAITË, Auðra BRAZAITYTË,Giedrë SAMUOLIENË, Akvilë URBONAVIÈIÛTË,Gintarë ÐABAJEVIENË, Jûratë Bronë ÐIKÐNIANIENË,Kæstutis BARANAUSKIS, Bronislovas GELVONAUSKIS,Pavelas DUCHOVSKISLietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-54333, Kauno 30,Babtai, Kauno r. El. paštas: j.sakalauskaite@lsdi.ltDarbo tikslas – modeliuojamomis sàlygomis nustatyti obelø tolerancijos sritisozono poveikiui. Bandymai atlikti LSDI Augalø fiziologijos laboratorijos fitotroniniamekomplekse. Tirtos vienametës obelaitës (Alvo P60) ir tokios ozono koncentracijos:0 (kontroliniai augalai), 80, 160, 240 µg m -3 (7 h per dienà, 5 dienas per savaitæ).Bandymo pradþioje (savaitë po ozono poveikio), pabaigoje ir praëjus mënesiui po ozonopoveikio obelø lapuose nustatyta fotosintetiniø pigmentø koncentracija. Visøkoncentracijø ozonas slopino fotosintetiniø pigmentø sintezæ obelø lapuose. Ypaèjautriai á ozono poveiká reagavo chlorofilas a bei karotinoidai. Maþiausia ozonokoncentracija 80 µg m -3 ájungdavo homeostazës mechanizmus, dël kuriø fotosintetiniøpigmentø sintezë susilygindavo su kontroliniø augalø. 160 ir 240 µg m -3 koncentracijosozonà obelys toleravo, nes skatino fotosintetiniø pigmentø irimà netgi naujai ozonoaplinkoje susiformavusiuose lapuose.Reikšminiai þodþiai: fotosintetiniai pigmentai, obelis (Malus domestica L.),ozonas (O 3).Ávadas. Ozonas (O 3) yra toksiðkas oro terðalas, kuris ir reikalingas, ir þalingasgyvybei þemëje. Stratosferos ozono sluoksnis saugo þemæ nuo biologiðkai þalingøUV spinduliø, o troposferos ozonas yra toksiðkas visiems biologiniamsorganizmams. Ozono fitotoksiðkumo atradimas 1950 m. (Richards ir kt., 1958)paskatino tirti jo poveiká augalams. Dideliø koncentracijø ozonas veikiadaugumà augalø fiziologiniø ir biocheminiø procesø, daro átakà jø augimui irderliui (Krupa, 1997; Fumagalli ir kt., 2001; Gimeno ir kt., 1999), keièianatûralià augmenijà (Hogsett ir kt., 1997; Inclan ir kt., 1999).Fotosintezë yra pagrindinë integralinë visø augalø fiziologijos funkcija,kurià pirmiausia paþeidþia ozonas, taèiau iki ðiol neaiðku, kokius ðio procesomechanizmus sutrikdo (Heath, 1994). Fotosintezës tyrimai daþnai naudojami99

ávertinti þalingà ozono poveiká augalams (Heath, 1996). Augalø reakcijà á ozonopoveiká lemia ozono susigërimas á lapus ir apsaugos mechanizmai audiniuose.Apsaugos mechanizmai augalø audiniuose reikalingi intoksikacijai naikinti aratkurti paþeistus audinius. Tai labai svarbûs komponentai augalø atsparumuiozonui, taèiau jie yra kompleksiniai, todël sunku juos ávertinti (Musselman,Massman, 1999).Augalø fotosintezës sistema jautriai reaguoja á ávairius stresorius, todëlfotosintetiniø pigmentø kiekio nustatymas ávairiø stresoriø paveiktuoseaugaluose gali bûti vienas ið tinkamø metodø oksidaciniam stresui nustatyti(Sircelj, Batic, 1998).Literatûroje pateikiama daug tyrimø apie ozono poveiká ekonomiðkaisvarbiø rûðiø þoliniams, lapuoèiams ir spygliuoèiams augalams, taèiau iki ðiolmaþai dëmesio skirta ekonomiðkai svarbiems vaismedþiams, ypaè obelims (Malusdomestica Borkh.) tirti (Manning ir kt., 2004).Darbo tikslas – modeliuojamomis sàlygomis nustatyti obelø (Alvo P60)fotosintezës sistemos adaptacijos galimybes prie didëjanèios koncentracijosozono.Tyrimo sàlygos ir metodai. Bandymai atlikti 2005 m. LSDI Augaløfiziologijos laboratorijos fitotroniniame komplekse. Tirtos vienametës obelaitës(Alvo P60) ir tokiø koncentracijø ore ozono poveikis: 0 (kontroliniai augalai),80, 160 ir 240 µg m -3 . Ozonu veikta 7 val. per dienà, penkias dienas per savaitæ.Poveikio trukmë – keturios savaitës. Ozonas generuotas generatoriumi„OSR-8” (Ozone Solutions, Inc.). Jo koncentracija matuota ozonomonitoriumi „OMC-1108” (Ozone Solutions Inc.).Obelys pasodintos á 5 l talpos vegetacinius indus su neutralaus rûgðtumodurpiø substratu (6-6,5 pH). Á kiekvienà vegetaciná indà pasodinta po vienàaugalà. Apie mënesá obelys augintos vegetacinëje aikðtelëje, paskui perneðtosá fitokameras, kur temperatûra dienà buvo 21°C, naktá – 17°C, fotoperiodas –16 h, ðviesos ðaltinis – „Son-T-Agro“ (PHILIPS) lempos. Obelys laistytos pagalporeiká. Kiekvieno varianto á fitokameras patalpinta po 10 obelø. Pasibaigusozono poveikiui, jos dar mënesá laikytos vegetacinëje aikðtelëje ir stebëta naujølapø regeneracija.Eksperimento pradþioje (savaitë po ozono poveikio), poveikio pabaigojeir praëjus mënesiui po ozono poveikio pabaigos, nustatyta fotosintetiniøpigmentø koncentracija. Pasibaigus ozono poveikiui, iðtirti paþeisti ir regeneravæobelø lapai, o praëjus mënesiui po poveikio, tik naujai ozono aplinkojesuformuoti lapai.Chlorofilø a, b ir karotinoidø kiekis nustatytas pagal Wettstein metodikà(Gavrilenko ir kt. 1975) 100% acetono ekstrakte – „Genesis 6” spektrofotometru(ThermoSpectronic, USA). Fotosintezës pigmentø analizës kartotos tris kartus.Vidurkiai ir standartinës paklaidos apskaièiuotos naudojant MS EXCELstatistinæ programà. Duomenø patikimumas ávertintas statistine programaANOVA, ozonu paveiktø augalø skirtumø reikðmingumas nustatytas pagalFisher‘s LSD testà (pd– 0,05).100

Rezultatai. Pirmàjà poveikio savaitæ obelø lapuose ozonas slopinochlorofilo a sintezæ (1 pav.). Visø ozonu paveiktø augalø lapuose reikðmingai(pd– 0,05) sumaþëjo chlorofilo a kiekis. Ozono poveikio pabaigoje, t.y. pofumigacijos ozonu mënesá, senuose obelø lapuose, paveiktuose 160 ir240 µg m -3 , nustatytas reikšmingai maþesnis chlorofilo a kiekis negu kontroliniøaugalø. Ðiuo atveju ozonas slopino chlorofilo a sintezæ netgi ozono aplinkojebesiformuojanèiuose obelø lapuose.mg g -1 ŽM / FW1,601,401,201,000,800,600,400,200*1 2 3 4* *K 80 160 240O 3 µg m -31 pav. Skirtingos koncentracijos ozono (O 3) átaka chlorofilo a sintezei obelølapuose: 1 – savaitæ ozonu veiktuose lapuose, 2 – poveikio pabaigoje senuoselapuose, 3 – poveikio pabaigoje naujai susiformavusiuose lapuose, 4 – praëjusmënesiui po ozono poveikio pabaigos. Reikðmingi skirtumai nuo kontroliniøaugalø paþymëti þvaigþdute (*) p≥0,05 (vidurkis±SD, n=3)Fig. 1. Chlorophyll a content in the leaves of apple-tree under different ozoneconcentrations: 1 – one week after ozone fumigation, 2 – damaged leaves at the end oftreatment, 3 – newly developed leaves at the end of treatment, 4 – one month afterregeneration. Significant differences from control treatment is denoted by an asterisk (*)at p

mg g -1 ŽM/FW0,500,450,400,350,300,250,200,150,100,050*1 2 3 4* * *K 80 160 240O 3 µg m -32 pav. Skirtingos koncentracijos ozono (O 3) átaka chlorofilo b sintezei obelølapuose: 1 – savaitæ ozonu veiktuose, 2 – poveikio pabaigoje senuose lapuose,3 – poveikio pabaigoje naujai susiformavusiuose lapuose, 4 – praëjus mënesiui poozono poveikio. Reikðmingi skirtumai nuo kontrolinio varianto paþymëtiþvaigþdute (*) p≥0,05 (vidurkis±SD, n=3)Fig. 2. Chlorophyll b content in the leaves of apple tree under different ozoneconcentrations: 1 – one week after ozone fumigation, 2 – damaged leaves at the end oftreatment, 3 – newly developed leaves at the end of treatment, 4 – one month afterregeneration. Significant differences from control treatment is denoted by an asterisk (*)at p

Chlorofilo a/b santykis buvo reikšmingai maþesnis tiek senuose, tieknaujuose obelø lapuose ið karto po didþiausios koncentracijos ozono poveikio(4 pav.).4,54,03,53,02,52,01,51,00,501 2 3 4K 80 160 240O 3 µg m -34 pav. Skirtingos koncentracijos ozono (O 3) átaka chlorofilø a/b santykiuiobelø lapuose: 1 – savaitæ ozonu veiktuose, 2 – poveikio pabaigoje senuoselapuose, 3 – poveikio pabaigoje naujai susiformavusiuose lapuose, 4 – praëjusmënesiui po ozono poveikio. Reikðmingi skirtumai nuo kontrolinio variantopaþymëti þvaigþdute (*) p≥0,05 (vidurkis±SD, n=3)Fig. 4. Chlorophylls a to b ratio in the leaves of apple tree under different ozoneconcentrations: 1 – one week after ozone fumigation, 2 – damaged leaves at the end oftreatment, 3 – newly developed leaves at the end of treatment, 4 – one month afterregeneration. Significant differences from control treatment is denoted by an asterisk (*)at p

Apie skirtingà ozono poveiká chlorofilo a ir b sintezei matyti ið jø santykio.Didþiausios koncentracijos ozonui senuose obelø lapuose buvo jautresnischlorofilas a negu b, taèiau naujai ozono aplinkoje susiformavusiuose lapuosebuvo slopinama tiek chlorofilo a, tiek chlorofilo b sintezë, chlorofilo b – netgilabiau (4 pav.).Ozonas lëtino karotinoidø sintezæ, kaip ir chlorofilo a (3 pav.). Tai nustatëir kiti autoriai (Wustman ir kt., 2001; Oksanen ir kt., 2003). Literatûrojenurodoma, kad karotinoidai dalyvauja kaip antioksidantai, apsaugo augalølàsteles nuo oksidacinio streso, veikia kaip membranø stabilizatoriai, sujungialipidø peroksidacijos laisvuosius radikalus, reaguoja su tripletinës bûsenossuþadintomis chlorofilø molekulëmis ir neleidþia joms oksiduotis (Demming-Adams, Adams, 1996; Havaux, 1998; Alexieva, 2003).Pagal Krupa ir kt. (1998), obelis nepriskiriama prie ozonui jautriø rûðiø,taèiau netgi maþiausios koncentracijos (80 µg m -3 ) ozonas gerokai sumaþinovisø fotosintetiniø pigmentø sintezæ, atsirado vizualiø obelø lapø paþeidimø.Pagal Lietuvoje uþfiksuotas didþiausias ir kasmet vis didëjanèias ozonokoncentracijas (iki 140 µg m -3 ) (AM, 2004), galima teigti, kad aplinkos ozonasgali sukelti obelø lapø paþeidimus ir veikti jø produktyvumà.Išvados. 1. Visø koncentracijø (80-240 µg m -3 ) ozonas jau pirmàjà savaitæskatina irti fotosintezës pigmentus obelø lapuose.2. Didþiausios koncentracijos (160 ir 240 µg m -3 ) ozonas maþinafotosintetiniø pigmentø koncentracijà ne tik senuose, bet ir naujai ozonoaplinkoje susiformavusiuose obelø lapuose.3. Jautriausiai á ozono poveiká reaguoja chlorofilas a bei karotinoidai.4. Maþiausios koncentracijos (80 µg m -3 ) ozonas dar ájungdavo homeostazësmechanizmus, fotosintezës pigmentø koncentracija ozono paveiktuose obelølapuose pasiekdavo kontroliniø augalø lygá, taèiau didþiausios koncentracijosozono obelys netoleravo.Pastaba. Darbas yra sudëtinë „APLIKOM“ projekto, kurá remia Lietuvosvalstybinis mokslo ir studijø fondas, dalis.Gauta2006 01 20Parengta spausdinti2006 05 02Literatûra1. Alexieva V., Ivanov S., Sergiev I., Karanov E.Interaction between stresses // Bulg. J. Plant Physiol. 2003. P. 1-17.2. Demming-Adams B., Adams W. W. III. The role ofxanthophylls cycle carotenoids in the protection of photosynthesis // Trends in PlantScience. 1996. Vol. 1. P. 23-26.3. Fumagalli I., Gimeno B. S., Velissariou D., DeTemmerman L., Mills G. Evidence of ozone-induced adverse effects oncrops in the Mediterranean region // Atmospheric Environment. 2001. Vol. 35. P. 2583-2587.104

4. Gimeno B. S., Bermejo V., Reinert R., Zheng Y.,Barnes J. D. Adverse effects of ambient ozone on watermelon yield and physiologyat a rural site in Eastern Spain // New Phytologist. 1999. Vol. 144. P. 245-260.5. Hassan I. A., Bender J., Weige H. J. Effects of ozone anddrought stress on growth, yield physiology of tomatoes (Lycopersicon esculentum Mill.cv. Baladey) // Gartentenbauwissenscaft. 1999. Vol. 64. N 4. P. 152-157.6. Havaux M. Carotenoids as membrane stabilizers in chloroplasts // Trendsin Plant Science. 1998. Vol. 3. P. 147-151.7. Heath R. L. Possible mechanisms for inhibition of photosynthesis byozone // Photosynth. Res. 1994. Vol. 39. P. 439-451.8. Heath R. L. The modification of photosynthetic capacity induced by ozoneexpos //Photosynthesis and the Environment. The Netherlands, 1996. P. 409-433.9. Hogsett W. E., Weber J. E., Tingey D. T., HerstromA. A., Lee E. H., Laurence J. A. An approach for characterizingtroposphere ozone risk to forests // Environmental Management. 1997. Vol. 21. P. 105-120.10. I nclan R., Ribas A., Penuelas J., Sanchez-GimenoB. The relative sensitivity of different Mediterranean plant species to ozone exposure //Water, Air, and Soil Pollution. 1999. Vol. 116. P. 273-277.11. Krupa S. V., Tonneijck A. E. G., Manning W. J.Ozone // Flager R. B. (Ed.), Recognition of air pollution injury to vegetation: a pictorialatlas. Pittsburgh, 1998.12. K rupa S. V. Air Pollution, People and Plants. AmericanPhytopathological Society Press. 1997. P. 1-197.13. M anning W. J., Cooley D. R., Tuttle A. F., FrenkelM. A., Bergweiler C. J. Assessing plant response to ambient ozone: growthof young apple trees in open-top chambers and corresponding ambient air plots //Environmental Pollution. 2004. Vol. 132. P. 503-508.14. M usselman R. C., Massman W. J. Ozone flux to vegetationand its relationship to plant responses and ambient air quality standards // AtmosphericEnviron. 1999. Vol. 33. P. 65-73.15. O ksanen E., Häikiö E., Sober J., Karnosky D. F.Ozone-induced H 2O 2accumulation in field-grown aspen and birch is linked to foliarultrastructure and peroxisomal activity // New Phytologist. 2003. Vol. 161. P. 791-799.16. O ro kokybë aglomeracijose ir zonose. Aplinkos apsaugos agentûra. Vilnius,2004. http://aaa.am.lt/files/0.198671001121349032.pdf17. R i c h a r d s B. L., M i d d l eton J. T., Hewitt W. B. Airpollution with relation to agronomic crops. V. Oxidant stipples of grape // Agron J.1958. Vol. 50. P. 599-561.18. S a i t a n i s C. J., Riga-Karandinos A. N.,Karandinos M. G. Effects of ozone on chlorophyll and quantum yield oftobacco (Nicotiana tabacum L.) // Chemosphere. 2001. Vol. 42. N 8. P. 945-953.19. S ircelj H., Batic F. Detecting oxidative stress in leaves of twochosen species with analysis of ascorbic acid and pigments by high performance liquidchromatography // Bulg. J. Plant Physiol. 1998. P. 261-273.20. W ustman B. A., Oksanen E., Karnosky D. F.,Noormets A., Isebrands J. G., Pregitzer K. S., HendreyG. R., Sober J., Podila G. K. Effects of elevated CO 2and O 3on aspenclones varying in O 3sensitivity: can CO 2ameliorate the harmful effect of ozone? //Environmental Pollution. 2001. Vol. 115. P. 473-481.105

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 99-106.PHOTOSYNTHETIC SYSTEM OF APPLE-TREE IN RESPONSE TOOZONE STRESSJ. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë, G. Samuolienë, A. Urbonavièiûtë, G. Ðabajevienë,J.B. Ðikðnianienë, K. Baranauskis, B. Gelvonauskis, P. DuchovskisSummaryThe aim of the study was to establish the apple-tree tolerance intervals to differentozone concentrations. Experiments were carried out at the Laboratory of plant physiologyat the Lithuanian Institute of Horticulture under phytotron conditions in 2005. Oneyear-oldapple-trees (Alvo P60) were used in experiments. Different ozone concentrationswere kept as follows: 0 (control), 80, 160 and 240 µg m -3 . Plants were treated with suchozone concentrations 7 h per day, 5 days per week. Photosynthetic pigment concentrationwas determined at the start (one week after treatment), at the end of treatment and oneweek after the end of experiment.Either used ozone concentration inhibited synthesis of all photosynthetic pigmentsin apple-tree leaves. Chlorophyll a and carotenoids were more sensitive to ozone thanchlorophyll b. The minimal used ozone concentration (80 µg m -3 ) induced homeostasismechanisms, as a result photosynthetic pigment synthesis in apple-trees treated withozone equalized to the level of control plants. 160 and 240 µg m -3 ozone concentrationswere not tolerated by apple-trees, because induced the degradation of photosyntheticpigment even in new apple-tree leaves developed under exposure to ozone.Key words: apple-tree (Malus domestica L.), photosynthetic pigment, ozone (O 3).106

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 107-117.VASARINIØ MIEÞIØ ADAPTACIJA PRIEDIFERENCIJUOTO IR KOMPLEKSINIO UV-BIR OZONO POVEIKIOKristina DËDELIENË 1 , Auðra BRAZAITYTË 2 ,Sigita STANKEVIÈIÛTË 11Vytauto Didþiojo universitetas, Daukanto 28, Kaunas, Lietuva.El. paštas: k.dedeliene@gmf.vdu.lt2Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-54333 Babtai,Kauno r., Lietuva. El. paštas: A.Brazaityte@lsdi.lt2005 m. LSDI fitotrono komplekse tirtas diferencijuotas ir kompleksinis UV-B irozono poveikis vasariniams mieþiams (Hordeum vulgare L.). Bandymams pasirinktipašarinio tipo vasariniai mieþiai ‘Aura’ ir ‘Henni’. Nustatyta, kad didþiausias ‘Aura’mieþiø prieaugis buvo, kai adaptacinio etapo metu jie paveikti nedidelës koncentracijosozonu, o pagrindinio etapo metu – stipria (9 kJ m -2 d -1 ) UV-B doze. ‘Henni’ mieþiødidþiausios adaptacinës galimybës buvo, kai jie paveikti stipria UV-B doze, prieð taiadaptavus silpna. Paveiktø stipria ultravioletinës spinduliuotës doze ‘Aura’ mieþiøþaliojoje masëje vandens sumaþëjo daugiau negu ‘Henni’ augaluose. Dël ozono poveikioabiejø veisliø mieþiø lapuose sumaþëjo pigmentø kiekis. Stipri UV-B spinduliuotësdozë ‘Aura’ mieþius skatino sintetinti daugiau chlorofilø ir karotinoidø. ‘Henni’ mieþiaibuvo atsparesni ultravioletinës spinduliuotës poveikiui, o ‘Aura’ mieþiai – ozonopoveikiui.Reikšminiai þodþiai: chlorofilai, karotinoidai, ozonas, prieaugis, UV-B, vandenskiekis þaliojoje masëje, vasariniai mieþiai.Ávadas. Vis aktualesnës tampa aplinkos problemos, susijusios su ozonokiekio pokyèiais stratosferoje ir troposferoje. Nuo XX a. aðtuntojo deðimtmeèiopradþios fiksuojamas gana spartus stratosferos ozono sluoksnio irimas (Krizek,1998). Ozono sluoksnis sugeria didelæ dalá ultravioletiniø spinduliø ir apsaugoaugalus bei kitus gyvus organizmus nuo þalingo poveikio. Ozono sluoksniostoris lemia UV-B spinduliø srautà, todël, yrant ozono sluoksniui, didþiausiàpavojø augalijai kelia ði ultravioletinës spinduliuotës spektro dalis (Cicerone,1987).Kita su ozonu susijusi problema yra pagrindinio ozono pirmtako – azotodioksido koncentracijos didëjimas troposferoje ir gana spartus prieþemio ozono107

koncentracijos augimas. Prieþemio ozono susidarymas yra endoterminë reakcija,jos vyksmà visø pirma sàlygoja á troposferà patenkanèiø ultravioletiniø spinduliø(UV) kiekis. Ultravioletiniai spinduliai skatina NO 2fotolizæ (Thompson ir kt.,1991). Kadangi azoto dioksidas yra pagrindinis ozono pirmtakas, tai prieþemioozono susidarymo fotocheminis procesas gali bûti apraðomas tokia lygtimi:NO 2+UV → NO+O; O+O 2→ O 3(Juknys, 2002).Ávairiø autoriø atlikti tyrimai rodo, kad UV-B spinduliuotës poveikisaugalams gana ávairiapusis. Dël UV-B spinduliuotës poveikio sumaþëjadaugelio rûðiø augalø augimas, þalioji ir sausoji biomasë, chlorofilø irkarotinoidø kiekis (Ambasht, Agrawal, 1997, 1998; Correia ir kt., 1999; Mazzair kt., 1999; Nasser, 2001). Nustatytas statistiðkai patikimas UV-B radiacijospoveikis mieþiø augimo parametrams – aukðèiui, atþalø kiekiui, lapo plotui,biomasei (Correia ir kt., 1999; Nasser, 2001). Tiriant þaliàjà kreisvæ (CrepisCapillaris (L.)), nustatyta, kad net nedidelës UV-B dozës – 1 kJ m -2 d -1 labaipaveikia augalo augimà, SOD aktyvumà ir baltymø kieká lapuose, genø,lemianèiø kiekybinius poþymius, raiðkà. Maþëja vandens kiekis, vykstadehidratacijos procesai, kai veikiama UV-B spinduliuote (Ranèelienë ir kt.,2005).Ávairiø autoriø atlikti prieþemio ozono poveikio miðko ir lauko augalamstyrimai rodo, kad didesnës koncentracijos prieþemio ozonas sukelia ávairiusiðorinius augalø paþeidimus, sulëtina jø augimà bei padidina jautrumà kitiemsnatûraliems ir antropogeniniams stresoriams (Skärby, 1994; Küppers ir kt.,1994; Miller ir kt., 1994). Net nedidelës koncentracijos ozonas slopina jautriøaugalø (ankðtiniø, javø) fotosintezæ, vystymàsi ir augimà (Fiscus ir kt.,1994;Krupa, Kirckert, 1989). Nustatyta, kad ozonas, kaip itin stiprus oksidatorius,sukelia augalø oksidaciná stresà, paþeidþia làsteliø membranas ir plazmà,sutrikdo medþiagø apykaitos ir informacijos srautus (Ludwikow ir kt., 2004).Natûraliai gamtoje vienas terðalas niekada neveikia, organizmus irekosistemas veikia daug skirtingø terðalø dariniø. Didëjanti prieþemio ozonokoncentracija ir UV-B radiacija daro neigiamà poveiká augalams, sukelianeigiamus morfologijos ir fiziologijos pokyèius (Runeckles and Krupa 1994,Caldwell ir kt., 1995). Árodyta, kad ozono ar UV-B poveikis sukelia gyvø audiniøoksidaciná stresà (Green and Fluhr, 1995; Runeckles and Vaartnou, 1997). Yraduomenø, kad nedidelë UV-B radiacija gali turëti netgi palankø poveiká augaløstreso tolerancijai. Pavyzdþiui, puðø sodinukus labiau paþeidë ozonas, kai prieðtai jie nebuvo paveikti UV-B radiacija. UV-B radiacija kartu su ozonu sumaþinoþalingà ozono poveiká (Schnitzler ir kt., 1999).Kai augalø adaptacijos prie skirtingø nepalankiø veiksniø ar terðalømechanizmai panaðûs, augalai, prisitaikæ prie vieno nepalankaus veiksnio, bûnaatsparesni ir kitø veiksniø (terðalø) poveikiui (Larcher, 1995). Trumpalaikis irnestiprus vieno veiksnio poveikis gali neutralizuoti þalingà po jo einanèioveiksnio poveiká, nes pirmasis suaktyvina kai kuriuos apsauginius mechanizmus,pagerëja atsparumas tolimesniam nepalankiam veiksniui (kryþminë adaptacija)(Alexieva ir kt., 2003; Wang ir kt. 2003). Kadangi dauguma nepalankiø aplinkosir klimato veiksniø, áskaitant UV-B ir ozono poveiká, be kitø neigiamø poveikiø,108

sukelia ir augalø oksidaciná stresà (Noctor, Foyer, 1998; Apel, Hirt, 2004), taikryþminë adaptacija pastebima gana daþnai (Sabehat ir kt., 1998; Kuznetsov,2001; Alexieva ir kt., 2003).Darbo tikslas – iðtirti vasariniø mieþiø adaptacijos prie diferencijuoto irkompleksinio ultravioletinës spinduliuotës (UV-B) ir ozono (O 3) poveikiogalimybes.Tyrimo objektas ir metodai. 2005 m. LSDI fitotrono komplekse tirtasdiferencijuotas ir kompleksinis UV-B ir ozono poveikis vasariniams mieþiams(Hordeum vulgare L.). Tirti paðarinio tipo vasariniai mieþiai ‘Aura’ ir ‘Henni’.‘Aura’ mieþiø veislë sukurta Lietuvos þemdirbystës institute. Tai derlingi,vidutinio aukðèio mieþiai. ‘Henni’ mieþiai þemi, sukurti Vokietijos selekcijos irsëklininkystës firmoje „Saaten Union“.Mieþiai pasëti á neutralaus rûgðtumo durpiø substrato pripildytusvegetacinius indus (po 25 vnt.), devynias dienas auginti ðiltnamyje, paskuiperneðti á fitokameras. Bandymas fitokamerose vykdytas dviem etapais.Pirmajame (adaptaciniame) etape augalai penkias dienas veikti sàlygiðkaisilpnomis UV-B dozëmis (3 kJ m -2 d -1 ) arba sàlygiðkai nedidelës koncentracijos(120 µg m -3 ) ozonu. Dalis bandiniø adaptacinio periodo metu augintikontrolinëje fitokameroje (be UV-B ir ozono).Antrajame (pagrindinio poveikio) bandymø etape augalai penkias dienasveikti sàlygiðkai stipriu tuo paèiu ar kitu veiksniu: UV-B dozë – 9 kJ m -2 d -1 ,ozono koncentracija – 360 µg m -3 . Kontrolinëje kameroje augalai irgi paveiktisàlygiðkai stipriomis UV-B dozëmis arba ozono koncentracijomis. Be to, trysvegetaciniai indai su abiejø veisliø mieþiais per visà bandymo trukmæ augintikontrolinëje kameroje (absoliuti kontrolë).Bandymo trukmë – 23 dienos. Variantai iðdëstyti rendomizuotai, kartotitris kartus. Tyrimø metu kamerose buvo sudarytas 16 val. fotoperiodas, laikoma21/17°C dienos/nakties temperatûra.Po bandymo iðmatuotas augalø aukðtis, nustatyta þalioji ir sausoji biomasë.Siekiant iðsiaiðkinti adaptacinio poveikio átakà tolimesniam augalø augimui,kai jie veikiami stipresnës koncentracijos (dozës) tuo paèiu ar kitu veiksniu,apskaièiuotas augalø aukðèio prieaugis per pagrindinio poveikio laikotarpá(skirtumas tarp vidutinio augalø aukðèio pasibaigus bandymui ir pasibaigusadaptaciniam periodui). Vandens kiekis þaliojoje augalo masëje (V %)apskaièiuotas pagal formulæ:Vm− mž s%= 100 ,mžèia: V %– vandens kiekis proc., m þ– þalioji masë, m s– sausoji masë.Chlorofilø a ir b bei karotinoidø kiekis nustatytas spektrofotometru 100%acetono iðtraukoje pagal Vetðteinà (Ãàâðèëåíêî, 1975).Rezultatai. Vasariniø mieþiø, kurie pirmajame etape paveikti nedidelëmisozono ar UV-B koncentracijomis (dozëmis), aukðèio prieaugis buvo didesnisnegu kontroliniame variante (1 pav.). ‘Aura’ mieþius adaptavus prie ozono109

poveikio, o antrajame etape paveikus stipria ozono koncentracija, jø aukðtisbeveik nepakito palyginus su neadaptuotais augalais. Adaptaciniame etapeðiuos augalus paveikus silpna UV-B doze, jø prieaugis pakito 26,4 proc. ‘Aura’mieþiø maþiausias prieaugis buvo tame variante, kur jie paveikti stipria UV-Bdoze, o prieð tai neadaptuoti në prie vieno stresoriaus. Didþiausias ‘Aura’ mieþiøprieaugis buvo, kai pirmojo etapo metu augalai paveikti nedidelëskoncentracijos ozonu, o pagrindinio etapo metu – stipria (9 kJ m -2 d -1 ) UV-Bdoze. Prieaugis ðiame variante buvo 57,8 proc. didesnis uþ pirmajame etapenepaveiktø mieþiø.mm20015010050‘Aura’20015010050‘Henni’Adaptacinispoveikis/AdaptiveimpactKO 3UV-B0O3O 3UV-BUV-B0O 3UV-B1 pav. Vasariniø mieþiø aukðèio prieaugis per pagrindinio poveikio periodàmm (adaptacinis poveikis – veikta nedidele koncentracija (doze), pagrindinispoveikis – veikta sàlygiðkai didele to paties ar kito veiksnio koncentracija (doze))Fig. 1. The increase of spring barley height during the period of main impact mm (adaptiveimpact – low concentration (dose), main impact – high concentration (dose) of the same/otherfactor))Ozonu paveiktø ‘Henni’ mieþiø prieaugis buvo 15 proc. didesnis, kai jieadaptuoti prie nedidelës koncentracijos ozono, ir 18,6 proc. – ultravioletinësspinduliuotës poveikio, lyginant su prieð tai nepaveiktais augalais. UV-Bspinduliuotës paveiktø ‘Henni’ mieþiø prieaugis, prieð tai juos paveikusnedidelës koncentracijos ozonu, buvo 13,1 proc. didesnis negu nepaveiktø.Didþiausias prieaugis – 57,8 proc., lyginant su kontroliniu variantu, buvo stipriaUV-B doze paveiktø augalø, prieð tai juos adaptavus prie silpno poveikio.Abiejø veisliø mieþiø þaliojoje masëje vandens kiekis sudarë 91 proc., kaijie auginti be jokio poveikio (2 pav.). ‘Aura’ mieþiø, paveiktø didelëskoncentracijos ozonu, þaliojoje masëje buvo apie 90 proc. vandens. Dël ozonopoveikio vandens kiekis nepakito. Pagrindiniame etape augalus paveikus stipriaUV-B doze, vandens kiekis sumaþëjo iki 84,7 proc., o adaptaciniame etape‘Aura’ mieþius paveikus nedidelës koncentracijos ozonu, vandens kiekis juosedar 1 proc. sumaþëjo, lyginant su prieð tai neadaptuotais augalais, ir sudarë83,7 proc. Vandens buvo 4 proc. daugiau negu kontroliniame variante, kaimieþiai pirmiau paveikti silpna, o paskui stipria UV-B doze.110

200150‘Aura’200150Adaptacinis poveikis / Adaptive impactK O 3UV-B‘Henni’mm100100505000K O 3 UV-B K O 3 UV-BK O 3 UV-B K O 3 UV-BPagrindinis poveikis / Main impactUV-2 pav. Vandens kiekis vasariniø mieþiø þaliojoje masëje, proc. (adaptacinispoveikis – veikta nedidele koncentracija (doze), pagrindinis poveikis –veiktasàlygiðkai didele to paties ar kito veiksnio koncentracija (doze))Fig. 2. Water content in fresh spring barley biomass % (adaptive impact – low concentration(dose), main impact – high concentration (dose) of the same/other factor))‘Henni’ mieþiai á didelës koncentracijos ozonà praktiðkai nereagavo, vanduojø þaliojoje masëje sudarë apie 90 proc. Ultravioletinës spinduliuotëspaveiktuose ‘Henni’ augaluose vandens sumaþëjo, bet ne tiek daug, kaip ‘Aura’mieþiuose. Adaptaciniame etape nepaveiktø në vienu veiksniu augalø þaliojojemasëje buvo 87,4 proc. Adaptuotuose prie nedidelës koncentracijos ozonomieþiuose buvo 2,3 proc., o adaptuotuose prie UV-B poveikio – 3 proc. daugiaunegu neadaptuoto varianto augaluose.Didelës koncentracijos ozonas mieþiø lapuose sumaþino bendrà chlorofiloa ir b kieká. Á UV-B poveiká abiejø veisliø mieþiai reagavo skirtingai. StiprusUV-B spinduliuotës poveikis ‘Aura’ mieþiø lapuose suaktyvino chlorofiløsintezæ, variante, kur prieð tai augalai neadaptuoti prie jokio poveikio, bendrochlorofilo a ir b kiekis buvo 0,2 mg g -1 didesnis negu augintø tomis paèiomissàlygimis be jokio poveikio. ‘Henni’ augalø lapuose chlorofilo kiekis dëlUV-B poveikio sumaþëjo per pusæ (lentelë).Be jokiø stresoriø augintø augalø lapuose buvo apie 0,38-0,36 mg g -1karotinoidø. Ozono paveiktø ‘Aura’ mieþiø lapuose sumaþëjo karotinoidø.Maþiausias karotinoidø kiekio pokytis, lyginant su kontroliniu variantu, buvodidelës koncentracijos ozonu paveiktø ir prieð tai prie UV-B poveikio adaptuotø‘Aura’ mieþiø lapuose. Ðiame variante karotinoidø kiekis buvo 12 proc. didesnisnegu prieð tai neadaptuotø mieþiø. Stiprus UV-B poveikis skatino karotinoidøsintezæ augalø lapuose. Diferencijuoto poveikio UV-B spinduliuote metu ‘Aura’mieþiø lapuose karotinoidø padaugëjo 80 proc., palyginus su negavusiais jokiopoveikio augalais. ‘Henni’ mieþiø lapuose karotinoidø sumaþëjo tiek nuo ozono,tiek nuo ultravioletinës spinduliuotës.111

Lentelë. Fotosintetiniø pigmentø kiekis vasariniø mieþiø lapuose popagrindinio poveikio, mg g -1Table. Content of photosynthetic pigments in spring barley leafs after main impact, mg g -1Tyrimo variantai *Treatment*Bendras chlorofilø a ir b kiekisTotal amount of chlorophylls a and bKarotinoidø kiekisAmount of carotenoids‘Aura’ ‘Henni’ ‘Aura’ ‘Henni’K+K 1,611 ± 0,001 1,610 ± 0,013 0,380 ± 0,010 0,357 ± 0,003K+O 3 0,938 ± 0,027 1,432 ± 0,350 0,313 ± 0,026 0,312 ± 0,041O 3 +O 3 0,675 ± 0,169 1,043 ± 0,054 0,268 ± 0,030 0,273 ± 0,021UV-B+O 3 1,019 ± 0,027 1,198 ± 0,127 0,350 ± 0,018 0,284 ± 0,014K+UV-B 1,808 ± 0,315 0,834 ± 0,248 0,554 ± 0,020 0,331 ± 0,081O 3 +UV-B 0,744 ± 0,116 0,677 ± 0,006 0,438 ± 0,017 0,282 ± 0,014UV-B+UV-B 1,351 ± 0,365 0,676 ± 0,137 0,690 ± 0,096 0,261 ± 0,042* Pirmoji raidë – adaptacinis poveikis, antroji – pagrindinis (K – kontrolë; UV-B –ultravioletinë spinduliuotë; O 3– ozonas)* First letter – adaptive impact, second – main impact (K – control; UV-B – ultravioletradiation; O 3– ozone)Aptarimas. Didþiausias ‘Aura’ mieþiø prieaugis pagrindinio poveikio metubuvo tais atvejais, kai augalai paveikti didelës koncentracijos ozonu, o prieðtai adaptuoti prie UV-B poveikio, ir atvirkðèiai, kai adaptacinio etapo metuaugalai paveikti nedidelës koncentracijos ozono, o pagrindinio etapo metu –stipria UV-B doze (9 kJ m -2 d -1 ). ‘Henni’ mieþiø didþiausias prieaugis buvodidelës koncentracijos ozono ir silpnos UV-B dozës variante bei du kartuspaveiktø UV-B spinduliuote. Adaptacinio periodo metu paveikti nedidelëskoncentracijos ozonu ar UV-B dozës mieþiai prisitaikë ne tik prie to paties,bet ir prie kito stresoriaus. ‘Aura’ mieþiø labiau iðryðkëjo kryþminë adaptacijanegu diferencijuota. ‘Henni’ mieþiø adaptacija buvo tiek kryþminë, tiek tampaèiam veiksniui. Didþiausios ðiø mieþiø adaptacinës galimybës pasireiðkë, kaijie pirmiau paveikti silpna, o paskui stipria UV-B doze. Kitø autoriø tyrimuosenustatyta, kad adaptacinio periodo metu patyræ maþesnës koncentracijossunkiøjø metalø poveiká mieþiai prisitaikë ne tik prie to, bet ir prie kito sunkiojometalo poveikio, jø aukðèio prieaugis po pagrindinio poveikio buvo vidutiniðkai20 proc. didesnis negu kontrolinio varianto (Blaþytë, 2005). Panaðiø tyrimørezultatø yra gavæ ir kiti mokslininkai (Alexieva ir kt., 2001, Schnitzler ir kt.,1998).Prisitaikymo mechanizmai nëra galutinai iðaiðkinti, yra þinoma, kad,iðvengdami þalingo stresoriaus poveikio, augalai suaktyvina ávairias apsaugossistemas. A. Polle (1997) árodë, kad nedidelë UV-B radiacija gali stimuliuotiantioksidacines apsaugos sistemas ir padidinti kryþminæ tolerancijà kitiemsaplinkos stresoriams.Vandens kiekis ‘Aura’ mieþiø þaliojoje masëje nuo UV-B poveikio buvomaþesnis negu ‘Henni’ augaluose. Vadinasi, ‘Aura’ mieþiai jautriau reagavo áultravioletinës spinduliuotës poveiká. Ultravioletinës spinduliuotës paveiktiaugalai netenka vandens, vyksta dehidratacijos procesai. V. Ranèelienë subendraautoriais (2005) nustatë, kad UV-B paveiktuose augaluose sumaþëja112

vandens, pakinta sausosios ir þaliosios biomasës santykis.Ozonu paveiktø ‘Aura’ ir ‘Henni’ mieþiø lapuose fotosintetiniø pigmentøsumaþëjo, taèiau UV-B spinduliuotë ‘Aura’ mieþius skatino sintetinti daugiauchlorofilø ir karotinoidø. Literatûros duomenys apie pigmentø kiekio pokyèiusnuo UV-B ar ozono yra labai skirtingi. Vieni autoriai teigia, kad chlorofiløkiekis nuo UV-B ar ozono sumaþëja (Gaucher ir kt., 2003; Nasser, 2001), kitinurodo, kad UV-B spinduliuotë nesumaþina fotosintetiniø pigmentø arba labaimaþai sumaþina (Liu ir kt.,1995; Schmitz-Hoerner and Wiessenbock, 2003;Stephen ir kt., 1999; Valkama ir kt., 2003). Bulgarijos mokslininkës (2003)tyrë, kokie gynybiniai procesai vyksta mieþiuose, paveiktuose UV-Bspinduliuote. Rezultatai parodë, kad ultravioletine spinduliuote paveiktømieþiø lapeliuose buvo didesnë karotinoidø koncentracija negu nepaveiktøUV-B (Fedina ir kt., 2003).Iðtyrus karotinoidø kieká ‘Aura’ lapuose, nustatyta, kad jø gerokaipadaugëjo. Karotinoidai yra aktyviø deguonies formø (ROS) gaudyklës,apsauganèios pigmentus ir nesoèiøjø riebalø rûgðtis nuo oksidacinio pakenkimo(Strzaùka ir kt., 2003). I.S. Fedina ir kt. teigia, kad karotinoidai apsaugofotosintezës aparatà nuo fotooksidaciniø paþeidimø (Fedina ir kt., 2003). Taigi,karotinoidai pagerina augalo atsparumà stresui. Taèiau tai, kad augalas pradedagaminti pigmentus (karotinoidus), rodo, jog jis stresuoja, t.y. perþengia ribà,kuri aktyvuoja apsaugos mechanizmus. Kai be matomos ðviesos radiacijos yraultravioletiniø spinduliø, sintetinama daugiau pigmentø, iðskaidanèiø ðiuosspindulius. Tai augalo reakcijos á stresà poþymis. Augalai, kurie ilgiau apsisaugobe papildomø pigmentø (tarkime, kitais mechanizmais), tuo atþvilgiu bûtøatsparesni. Galima daryti prielaidà, kad ‘Henni’ mieþiai yra atsparesni uþ ‘Aura’.Skirtingø rûðiø augalai skirtingai reaguoja á stresoriaus poveiká. Vienijautresni tam stresoriui, taèiau geriau toleruoja kità. Iðtyrus dviejø veisliø mieþiøadaptacines galimybes, paaiðkëjo, kad jø prisitaikymo mechanizmai yra skirtingi.‘Aura’ augalai didesnes galimybes parodë kryþminei adaptacijai, o ‘Henni’ –tiek kryþminei, tiek adaptacijai prie to paties veiksnio.Išvados. 1. ‘Aura’ mieþiø geriausias prisitaikymo efektas nustatytas tada,kai augalai adaptacinio etapo metu adaptuoti prie nedidelës koncentracijosozono, o pagrindinio poveikio metu paveikti stipria (9 kJ m -2 d -1 ) UV-B doze.2. ‘Henni’ mieþiø adaptacijos procesas uþfiksuotas tiek paveikuskompleksiniu UV-B ir ozonu, tiek diferencijuotai. ‘Henni’ mieþiø didþiausiosadaptacinës galimybës buvo, kai jie veikti stipria UV-B doze, o prieš taiadaptuoti prie silpnos.3. Vandens kiekis abiejø veisliø mieþiø þaliojoje masëje nuo didelëskoncentracijos ozono beveik nepakinta. Paveiktø stipria ultravioletinësspinduliuotës doze ‘Aura’ mieþiø þaliojoje masëje vandens kiekis sumaþëjadaugiau negu ‘Henni’ augaluose.4. Nuo ozono abiejø veisliø mieþiø lapuose pigmentø sumaþëja, taèiauUV-B poveikis ‘Aura’ mieþius skatina sintetinti daugiau chlorofilø irkarotinoidø.113

5. ‘Henni’ mieþiai yra atsparesni ultravioletinës spinduliuotës poveikiuinegu ‘Aura’, kurie atsparesni ozono poveikui.Gauta2006 01 14Parengta spausdinti2006 04 30Literatûra1. Alexieva V., Ivanov S., Sergiev I., Karanov E.Interaction between stresses // Bulgarian Journal of plant physiology. Special Issue.2003. P. 1-17.2. Alexieva V., Sergiev I., Mapelli S., Karanov E. Theeffect of drought and ultraviolet radiation on growth and stress markers in pea andwheat // Plant, Cell & Environment. 2001. N 24. P. 1337-1344.3. Ambasht N.K., Agrawal M. Influence of supplemental UV-Bradiation on photosynthetic characteristics on rice plants // Photosynthetica. 1997.N 34. P. 401-408.4. Ambasht N.K., Agrawal M. Physiological and biochemicalresponses of Sorghum vulgare plants to supplemental ultraviolet-B radiation // CanadianJournal of Botany. 1998. N 76. P. 1290-1294.5. Apel K., Hirt H. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stressand signal transduction // Annual Review of Plant Biology. 2004. N 55. P. 373-399.6. Blaþytë A. Mieþiø (Hordeum vulgare L.) ir pomidorø (Lycopersiconesculentum Mill.) adaptacija sunkiøjø metalø ir aplinkos rûgðtumo poveikiui / Daktarodisertacija. Kaunas, 2005. 111 p.7. Caldwell M. M., A. H. Teramura, M. Tevini, J. F.Bornman, L. O. Bjorn, G. Kulandiavelu. Effects of increasedsolar ultraviolet radiation on terrestrial plants // Ambio. 1995. N 24. P. 166-173.8. Cicerone R. J. Changes in stratospheric ozone // Science. 1987. N 237.P. 35-42.9. Correia C. M., Torres-Pereira M. S., Torres-P e r e i r a J. M. G. Growth, photosynthesis and UV-B absorbing compounds ofPortuguese Barbela wheat exposed to ultraviolet-B radiation // Environmental Pollution.1999. N 104. P. 383-388.10. F edina I. S., Georgieva K., Grigorova I. Response ofbarley seedlings to UV-B radiation as affected by priline and NaCl // Biologia Plantarum.2003. 47(4). P. 549-554.11. F iscus E. L., Booker F. L. Is increased UV-B a threat to cropphotosynthesis and productivity? // Photosyn. Res. 1995. N 43. P. 81-92.12. G aucher C., Costanzo N., Afif D., Mauffette Y.,Chevrier N., Dizengremel P. The impact of elevated ozone and carbondioxide on young Acer saccharum seedlings // Psysiologia Plantarum. 2003. N 117. P.392-402.13. G reen R., Fluhr R. UV-B induced PR-1 accumulation is mediatedby active oxygen species // The Plant Cell. 1995. N 7. P. 203–212.14. J u k n y s R. Aplinkotyros pagrindai. Kaunas, 2002. I. 225 p.114

15. Kr i zek D. T., Britz S. J., Mirecki R. M. Inhibitory effectsof ambient levels of solar UV-A and UV-B radiation on growth of cv. New Red Firelettuce // Physiologia Plantarum.1998. N 103. P. 1-7.16. K rupa S. V., Kirckert R. N. The greenhouse effect: impacts ofultraviolet-B (UV-B) radiation, carbon dioxide (CO 2), and ozone (O 3) on vegetation //Environment Pollution. 1989. N 61. P. 263-384.17. K üppers K., Boomers J., Hestermann C., HansteinS., Guderian R. Reaction of forest trees to different exposure profiles of ozonedominated air pollution mixtures // J. Fuhrer and B. Achermann (eds), Critical levelsfor ozone: A UNECE workshop report, Schriftreihe der Les Cahiers de la FAC Liebefeld16. Switzerland, 1994. P. 98–110.18. K uznetsov Vl.V. General resistance of plants to abiotic stress factors:possible mechanisms and signals // Plant under environmental stress. Moscow, 2001.P. 150-151.19. L archer W.P. Physiological plant ecology. Springer: New York, 1995.506 p.20. Liu L., Gitz D. C., McClure J. W. Effects of UV-B onflavonoids, ferulic acid, growth and photosynthesis in barely primary leaves //Physiologia Plantarum. 1995. N. 93. P. 725-733.21. Liudwikow A., Gallois P., Sadowski J. Ozone-inducedoxidative stress response in Arabidopsis: transcription profiling by microarray approach //Cellular & Molecular Biology Letters. 2004. Vol. 9. P. 829 – 842.22. M azza C. A., Battista D., Zima A. M., Szwarcberg-Bracchitta M., Giordano C. V., Acevedo A., Scopel A.L.,Scopel A.L., Ballare C. L. The effects of solar ultraviolet-B radiation onthe growth and yield of barley are accompanied by increased DNA damage andantioxidant responses // Plant, Cell and Environment. 1999. N 22. P. 61-70.23. M iller J. E., Booker F. L., Fiscus E. L., Heagle A.S., Pursley W. A., Vozzo S. F., Heck W. W. Ultraviolet-Bradiation and ozone effects on growth, yield and photosynthesis of soybean // Journal ofEnvironmental Quality. 1994. Vol. 23. N 1. P. 83-91.24. N asser L. E.-A. A. Effects of UV-B radiation on some physiologicaland biochemical aspects in two cultivars of barley (Hordeum vulgare L.) // EgyptianJournal of Biology. 2001 Vol. 3 N 1. P. 97-105.25. N octor G., Foyer C. H. Ascorbate and glutathione: keeping activeoxygen under control // Annual Reviews of Plant Physiology and Plant MolecularBiology. 1998. N 49. P. 249-279.26. P o l l e A. Defense against photo-oxidative damage in plants // Oxidativestress and the molecular biology of antioxidant defenses (J.G. Scandalios, ed.) ColdSpring Harbor Laboratory Press. 1997. P. 623-666.27. R anèelienë V., Vyðniauskienë R., Janèys Z.,Ðlekytë K. Action of UV-B on Crepis capillaris (L.) Wallr. plants in controlledenvironmental conditions // Biologija. 2005. Nr. 3. P. 74-80.28. R uneckles V. C., Vaartnou M. EPR evidence for superoxideanion formation in leaves during exposure to low levels of ozone // Plant, Cell &Environment. 1997. N 20. P. 306-314.29. R uneckles V. C. Krupa S. V. The impact of UV-B radiationand ozone on terrestrial vegetation // Environmental Pollution. 1994. N. 83(1-2).P. 191-213.115

30. S abehat A., Weiss D., Lurie S. Heat-shock proteins and crosstolerancein plants // Physiologia Plantarum. 1998. N 103. P. 437-431.31. S chmitz-Hoerner R. and Weissenbock G. Contributionof phenolic compounds to the UV-B screening capacity of developing barley primaryleaves in relation to DNA damage and repair under elevated UV-B levels //Phytochemist. 2003. N 64. P. 243-255.32. Schnitzler J.-P., Langebartels C., Heller W., LiuJ., Lippert M., Doehring T., Bahnweg G., SandermannH. Ameliorating effect of UV-B radiation on the response of Norway spruce and Scotspine to ambient ozone concentrations // Global Change Biology. 1999. N 5. P. 83-94.33. S kärby L. Critical levels for ozone to protect forest trees // J. Fuhrer andB. Achermann (eds), Critical levels for ozone: A UNECE workshop report, Schriftreiheder Les Cahiers de la FAC Liebefeld 16. Switzerland, 1994. P. 74-88.34. S tephen J., Woodfin R., Corlett J. E., Paul N. D.,Jones H. G. Response of barley and pea crops to supplementary UV-B radiation //Journal of Agricultural Science. 1999. N 132. P. 253-261.35. Strzaùka K., K ostecka-Gugaùa A., Latowski D.Carotenoids and environmental stress in plants: significance of carotenoid-mediatedmodulation of membrane physical properties // Russian Journal of Plant Physiology.2003. N 50(2). P.168-172.36. Thompson A. M., Huntley M. A., Steward R. W.Perturbations to tropospheric oxidants // Atmos.Environ. N 25. P. 1985-2035:37. V alkama E., Kivimaenpaa M., Hartikainen H.,Wulff A. The combined effects of enhanced UV-B radiation and selenium ongrowth, chlorophyll fluorescence and ultrastructure in strawberry (Fragaria X ananassa)and barley (Hordeum vulgare) treated in the field // Agricultural and Forest Meteorology.2003. N 120. P. 267-278.38. W ang W. X., Vinocur B., Altman A. Plant responses todrought, salinity and extreme temperatures: Towards genetic engineering for stresstolerance // Planta. 2003. N 218. P. 1-14.39. Ãàâðèëåíêî Â. Ô., Ëàäûãèíà Ì. Å., Õàíäîáèíà Ë.Ì. Áîëüøîé ïðàêòèêóì ïî ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé. Ìîñêâà, 1975. 392 ñ.116

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 107-117.ADAPTATION OF SPRING BARLEY TO SINGLE AND INTEGRATEDIMPACT OF UV-B AND OZONEK. Dëdelienë, A. Brazaitytë, S. StankevièiûtëSummaryThere was investigated integrated impact of UV-B and ozone on the growth ofspring barley (Hordeum vulgare L.) in the phytotron complex of Lithuanian Institute ofHorticulture. Two cultivars of spring barley ‘Aura’ and ‘Henni’ were analysed. It wasfound that barley cultivar ‘Aura’ under impact of high UV-B (9 kJ m -2 d -1 ) dose had thebiggest increase in their height when they were pretreated with low ozone concentration.‘Henni’ cultivar was more adapted to high UV-B dose, after pretreatment with lowUV-B dose. High dose of UV-B had bigger negative effect on water content of freshbiomass in ‘Aura’ cultivar than in ‘Henni’. Ozone had negative effect on photosyntheticpigments of leaves in both cultivars. High UV-B dose increased synthesis of chlorophyllsand carotenoids in cultivar ‘Aura’. It was found that spring barley cultivar ‘Henni’ wastolerant to impact of UV-B. Cultivar ‘Aura’ was sensitive to UV-B and more tolerant toimpact of ozone.Key words: carotenoids, chlorophylls, increase, ozone, spring barley, UV-B, watercontent in fresh biomass.117

SCIENTIFIC WORKS OF THE LITHUANIAN INSTITUTE OFHORTICULTURE AND LITHUANIAN UNIVERSITY OF AGRICULTURE.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 118-124.IMPACT OF COMMON LAMBSQUARTER(CHENOPODIUM ALBUM L.) COMPETITION ONFORMATION OF RED BEET (BETA VULGARIS L.VAR. VULGARIS) PHOTOSYNTHETIC INDICESDanguolë KAVALIAUSKAITË, Pavelas DUCHOVSKIS,Auðra BRAZAITYTËLithuanian Institute of Horticulture, Kauno str. 30, LT-54333 Babtai,Kaunas distr., Lithuania. E-mail: d.kavaliauskaite@lsdi.ltInvestigations of various duration competition of Chenopodium album L. onformation of Beta vulgaris L. var. vulgaris photosynthetic indices were carried out atvegetative square, LIH in 2004-2005. It was determined that long-lasting competitionof Chenopodium album L. negatively influenced chlorophyll a content and totalchlorophyll a and b content in leaves of Beta vulgaris L. var. vulgaris. Chlorophyll bcontent changes insignificantly subject to the duration of competition of Chenopodiumalbum L. Carotenoids content decreased when competition of Chenopodium album L.lasted six weeks. Duration of competition have not significant impact on ratio ofchlorophyll a and b and total chlorophylls and carotenoids. Photosynthetic productivitysignificantly decreased when Chenopodium album L. competition lasted six weeks.Leaf area of Beta vulgaris L. var. vulgaris significantly decreased when competition ofChenopodium album L. lasted six weeks.Key words: Beta vulgaris L. var. vulgaris, Chenopodium album L., competition,photosynthetic productivity, pigments.Introduction. Weeds compete with crops for environmental resourcesavailable in limited supply – nutrients, water and light. Competition fornutrients must take into account the temporal dynamics of nutrient uptake byboth crop and weeds, whether or not the uptake and assimilation of the nutrientare energy dependent, and the interdependency of soil-nutrient relationships(Rajcan and Swanton, 2001). Competition for water in a crop-weed situationhas been defined as an increase in water stress of the crop due to the presenceof weeds (Thomas and Allison, 1975). Under prolonged moisture stress(i. e., days to weeks), whole plant photosynthesis is reduced with a possibilityof permanent damage to the photosynthesis apparatus. The severity of thisdamage will affect total dry matter accumulation among various organs of theplant (Nissanka et al., 1997). Two components of light affect the outcome of118

competition: quantity and quality. The quantitative component of light(i.e. intensity and amount intercepted by a crop) determines canopyphotosynthesis, whereas light quality is a driving variable of plant morphology.Both aspects of light are changed in a crop-weed competition situation whencompared with the sole crop or weed canopy (Thomas and Allison, 1975).Weed competition affects phenology, plant resource allocation and biomassproduction of plant (Paolini et al., 1999).Common lambsquarters is frequently found weed in Lithuania. This weedis common in Europe, Asia and North America, and can grow well in a widerange of climates and soils, especially those with high organic matter content(Mitich, 1988). It possesses a prolific rooting system, which allows it to resistadverse environmental conditions (Holm et al., 1991). Damages caused bycommon lamsquarters interference have been well documented in field crops.In barley (Hordeum vulgare L.), common lamsquarters has been reported toreduce yield by 36% (Conn and Thomas, 1987). In field corn (Zea mays L.)and sugarbeets (Beta vulgaris L.), yield reductions of 11% and 48%, respectively,have been associated to interference by this weed (Beckett et al., 1988;Schweizer, 1983). In vegetable crops, season-long interference by commonlamsquarters has resulted in 36% yield reduction in tomato (Lycopersiconesculentum Mill.) (Bhowmik and Reddy, 1988).The aim of our investigation was to analyse the influence of commonlamsquarters (Chenopodium album L.) concurrency on red beet (Betavulgaris L. var. vulgaris) photosynthetic indices.Material and methods. Investigations were conducted in the vegetativesquare of LIH, in 2004-2005. Red beets ‘Kamuoliai 2’ and commonlambsquarters were sown in vegetation pots (56x37x33 cm) with field soil, thegranulometric composition of which – light loam. Red beets ‘Kamuoliai 2’were sown in two rows, 10-15 seeds in a row. The space of 20 cm was leftbetween rows. Common lambsquarters were sown into the same vegetationpots in all directions according to the scheme of experiment. The soil wasfertilized with N 120P 60K 180before sowing.Scheme of the experiment:1. Beets grew all the time without common lamsquarters;2. Beets grew with common lamsquarters for 2 weeks after germination;3. Beets grew with common lamsquarters for 4 weeks after germination;4. Beets grew with common lamsquarters for 6 weeks after germination;5. Beets grew with common lamsquarters for 8 weeks after germination;6. Beets grew with common lamsquarters for 10 weeks after germination.Experiment was carried out in 4 replications.Leaf assimilation area was established by CI-202 measuring instrument ofleaf area. Total photosynthesis productivity was established according toformula: F pr.=M 2–M 1/½(L 0+L 1)T (Dagys et al., 1974); here – F pr.–photosynthesis productivity (g m -2 per 24 hours); M 2–M 1– increase of dry weight(g) during certain period; L 0and L 1– area of leaf surface at the beginning andat the end of period (m -2 ); T – duration of period (in 24 hours). Photosynthetic119

pigments (amount of chlorophylls and carotenoids in green leaves) wereestablished by colorimetric method according to Wettstein (1957).Results. It was determined, that long-lasting competition of commonlambsquarters negatively influenced chlorophyll a content and total chlorophylla and b content in leaves of red beet. Chlorophyll a content and totalchlorophyll a and b content in leaves of red beets decreased significantly aftersix-weeks of common lambsquarters competition in comparison with non-weedyred beet leaves chlorophyll a and total chlorophyll a and b content. Chlorophyllb content changes insignificantly subject to duration of competition of commonlambsquarters (Fig. 1).mg g -11.51.00.5a+b a b00 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitësFig. 1. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the amount of chlorophyll in red beet1 pav. Chlorofilø a ir b kiekio bei sumos kitimas raudonøjø burokëliø lapuose dël baltøjøbalandø (Chenopodium album L.) konkurencijosCarotenoids content decreased when competition of commonlambsquarters lasted six weeks. The least content of carotenoids was establishedafter ten weeks common lambsquarter competition (Fig. 2). Duration ofcompetition of common lambsquarters have not significant impact on ratioof chlorophyll a and b in red beet leaves (Fig. 3). Total chlorophylls andcarotenoids ratio in red beet leaves wasn’t affected by duration of competitionof common lambsquarters also (Fig. 4).0.4mg g -10.30.20.100 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitësFig. 2. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the amount of carotenoids in red beet2 pav. Karotinoidø kiekio raudonøjø burokëliø lapuose kitimas dël baltøjø balandø(Chenopodium album L.) konkurencijos120

RatioSantykis432100 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitësFig. 3. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the amount of chlorophyll a/b in red beet3 pav. Chlorofilø a ir b santykio kitimas raudonøjø burokëliø lapuose dël baltøjø balandø(Chenopodium album L.) konkurencijosRatioSantykis5432100 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitësFig. 4. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the proportion of chlorophyll a+b and carotenoids in red beet4 pav. Chlorofilø a+b ir karotinoidø santykio kitimas raudonøjø burokëliø lapuose dëlbaltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijosTotal productivityBendras produktyvumas, g m -2151296300 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitësFig. 5. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the red beet photosynthesis productivity5 pav. Raudonøjø burokëliø grynojo fotosintezës produktyvumo kitimas dël baltøjø balandø(Chenopodium album L.) konkurencijos121

Very important photosynthesis indicator is photosynthetic productivity.At the end of vegetation it was seen the clear tendency of red beetphotosynthetic productivity decrease dependently on the duration of commonlambsquarters competition period. Red beet photosynthetic productivity startedto decrease after two weeks common lambsquarters competition duration.Photosynthetic productivity of red beet significantly decreased when commonlambsquarters competition lasted six weeks (Fig. 5). The greatest leaf area wasestablished of red beet, witch grew without common lambsquarters. It wasseen the clear tendency of red beet leaf area decrease dependently on theduration of common lambsquarters competition period. Leaf area of red beetsignificantly decreased when competition of common lambsquarters lasted sixweeks (Fig. 6).1200100080060040020000 2 4 6 8 10Duration of Chenopodium album L. competition period (weeks)Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos tarpsnio trukmë, savaitëscm 2Fig. 6. Influence of various duration of Chenopodium album L. competitionperiod on the red beet leave assimilation area6 pav. Raudonøjø burokëliø lapø asimiliacinio ploto kitimas dël baltøjø balandø(Chenopodium album L.) konkurencijosDiscussion. Weeds, which are best adapted to the conditions of localenvironment, often win the fight for vegetation factors and take the dominatingposition. Competition delayed crop leaf emission and reduced the number ofleaves per plant at harvest (Paolini et al., 1998). Our investigation showed thatthe longer duration of common lambsquarters competition strongly decreasedchlorophyll a content and total chlorophyll a and b content in leaves of redbeets (Fig. 1). Tollenaar et al. (1994a) reported reduced leaf chlorophyllconcentration at silking of maize grown under high weed pressure relative toweed-free maize. Faster development of leaf senescence in maize under highweed pressure than under weed-free conditions was also observed (Tollenaaret al., 1994b). Decline in chlorophyll concentration and acceleration of leafsenescence under limited N supply will reduce the total dry matter productionof a maize crop and eventually yield (Rajcan and Swanton, 2001). Ourinvestigation also showed that the longer duration of common lambsquarterscompetition strongly decreased total photosynthetic productivity and leaf areaof red beets, because weeds, which grew together with beets, absorbed muchsoil humidity and beets got less of it (Fig. 5, 6). Because of the lack of waterphotosynthesis processes in plant organism slow down and disorderphotosynthesis. The other authors emphasize that because of long-time122

humidity deficiency, witch is produced by weeds, plant photosynthesis apparatusmay completely disappear (Nissanka et al., 1997).Conclusions. 1. Long-lasting competition of common lambsquartersnegatively influenced chlorophyll a content and total chlorophyll a and bcontent in leaves of red beet.2. Photosynthetic productivity of red beet significantly decreased whencommon lambsquarters competition lasted six weeks.3. Leaf area of red beet significantly decreased when competition ofcommon lambsquarters lasted six weeks.Gauta2006 02 12Parengta spausdinti2006 05 12References1. Beckett T. H., Stoller E. H., Wax L. M. Interference offour annual weeds in corn (Zea mays) // Weed Sci. 1988. 36. P. 764-769.2. Bhowmik P.C., Reddy K. N. Interference of common lambsquarters(Chenopodium album) in transplanted tomato (Lycopersicon esculentum) // Weed Technol.1988. 2. P. 505-508.3. Conn J.S., Thomas D.L. Common lambsquarters (Chenopodiumalbum) interference in spring barley // Weed Technol. 1987. 1. P. 312-313.4. Dagys J., Bluzmanas P., Borusas S., ÐlapakauskasV. Augalø fiziologija. Vilnius, 1974. P. 389.5. Holm L. G., Plucknett D. G., Pancho J. V.,Herberger J. P. // The World’s Worst Weeds: Distribution and Biology. 1991.550 p.6. Mitich L. W. Common lamsquarters // Weed Technol. 1988. 2. P. 550-552.7. Nissanka S. P., Dixon M. A., Tollenaar M. Canopy gasexchange response to moisture stress in old and new maize hybrid // Crop. Sci. 1997. 37.P. 172-181.8. Paolini R., Principi M., Froud-Williams R. J., DelPuglia S., Biancardi E. Competition between sugar beet and Sinapisarvensis and Chenopodium album, as affected by timing of nitrogen fertilization //Weed Research. 1999. 39. P. 425-440.9. Paolini R., Del Puglia S., Principi M., BarcellonaO., Riccardi E. Competition between safflower and weeds as influenced bycrop genotype and sowing time // Weed Research.1998. 38. P. 247-255.10. Rajcan I., Swanton C. J. Understanding maize-weedcompetition: recourse competition, light quality and the whole plant // Field CropResearch. 2001. 71. P. 139-150.11. Schweizer E. E. Common lambsquarters (Chenopodium album)interference in sugarbeets (Beta vulgaris) // Weed Sci. 1983. 31. P. 5-7.12. T homas P. E. L., Allison J. C. S. Competition between maizeand Rottboellia exaltata // J. Agric. Sci. 1975. 84. P. 305-312.123

13. T ollenaar M., Dibo A. A., Aquilera A., Weise S. F.,Swanton C. J. Effect of crop density on weed interference in maize // Agron. J.1994a. 86. P. 591-595.14. T ollenaar M., Nissanka S. P., Aquilera A., WeiseS. F., Swanton C. J. Effect of weed interference and soil nitrogen on fourmaize hybrids // Agron. J. 1994b. 86. P. 596-601.15. W ettstein D. Chlorophyll Letale und der submikroskopisheFormweschsel der Plastiden // Experimental cell research. 1957. 12. 427 p.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. MOKSLO DARBAI.2006. 25(2). 118-124.BALTØJØ BALANDØ ( CHENOPODIUM ALBUM L.) KONKURENCIJOSÁTAKA RAUDONØJØ BUROKËLIØ (BETA VULGARIS L. VAR. VULGARIS)FOTOSINTETINIØ RODIKLIØ FORMAVIMUISID. Kavaliauskaitë, P. Duchovskis, A. BrazaitytëSantrauka2004-2005 m. LSDI vegetacinëje aikðtelëje atlikti baltøjø balandø (Chenopodiumalbum L.) ávairios trukmës konkurencijos tyrimai raudonøjø burokëliø (Beta vulgarisL. var. vulgaris) fotosintetiniø rodikliø formavimuisi. Nustatyta, kad ilgai trunkantibaltøjø balandø konkurencija labiausiai veikë chlorofilo a bei bendrà chlorofilø a ir bkieká raudonøjø burokëliø lapuose. Chlorofilo b kiekiai, nelygu baltøjø balandøkonkurencijos trukmë, kito labai maþai. Chlorofilo a ir b santykiui bei chlorofilø sumosir karotinoidø santykiui konkurencijos trukmë neturëjo esminës átakos. Karotinoidøkiekis nuo baltøjø balandø konkurencijos trukmës kito maþai. Ðeðias savaites trunkantibaltøjø balandø konkurencija ið esmës sumaþino raudonøjø burokëliø grynajáfotosintezës produktyvumà ir asimiliaciná plotà.Reikšminiai þodþiai: baltosios balandos, fotosintetiniai pigmentai, grynasisfotosintetinis produktyvumas, konkurencija, raudonieji burokëliai.124

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 125-137.RAUDONØJØ DOBILØ ADAPTACIJA PRIEKOMPLEKSINIO RÛGÐTAUS SUBSTRATO IRKADMIO BEI VARIO JONØ POVEIKIOJonas ŠLEPETYS*, Jûratë Bronë ÐIKÐNIANIENË**,Auðra BRAZAITYTË**, Þydrë KADÞIULIENË*,Pavelas DUCHOVSKIS*** Lietuvos þemdirbystës institutas, LT-58343 Akademija, Këdainiø r.Lietuva. El. paðtas: jonas.slepetys@lzi.lt** Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-54333 Babtai,Kauno r., Lietuva. El. paðtas: J.Siksnianiene@lsdi.ltLSDI fitotrono komplekse tirta raudonøjø dobilø (Trifolium pratense L.) ‘Liepsna’adaptacija prie rûgðtaus substrato ir sunkiøjø metalø (vario ir kadmio jonø) skirtingosaplinkos temperatûros fone. Apie augalø adaptacijà prie nepalankiø aplinkos veiksniøspræsta pagal fotosintetiniø pigmentø sistemos, aukðèio ir antþeminës fitomasës kitimus.Nustatytas dobilø þiedø kiekis vegetaciniame inde, azoto ir sieros koncentracija stiebuose,lapuose bei þiedynuose. Aukðtesnëje temperatûroje (27-20°C) auginti dobilai sukaupëmaþiau antþeminës fitomasës ir buvo jautresni terðiamøjø medþiagø poveikiui beisunkiau adaptavosi negu auginti optimalioje temperatûroje (21-17°C). Aukðtesnëtemperatûra skatino kauptis sierà dobilø stiebuose ir þiedynuose. Vario jonai skatinodidëti dobilø antþeminæ fitomasæ ir optimalioje temperatûroje veikë kaip tràða.Aukðtesnëje temperatûroje vario jonai maþino fitomasæ. Po pirminio terðiamøjømedþiagø (rûgðèiø, kadmio bei vario jonø) poveikio dobilø fotosintezës pigmentø sistemaadaptavosi prie bet kokio kitø medþiagø poveikio.Reikšminiai þodþiai: chlorofilai, kadmio jonai, karotinoidai, raudonieji dobilai,rûgðtus substratas, vario jonai.Ávadas. Globalius klimato pokyèius sàlygoja temperatûros, krituliø,atmosferos sudëties keitimasis. Tai gali bûti svarbiausias veiksnys augalø ávairoveikeistis ir nykti artimiausiame ðimtmetyje. Modeliais prognozuojama, kad ið1 350 rûðiø Europos augalø pusë jø bus jautrûs ar iðnyks iki 2080 m. dël kylanèiostemperatûros ir krituliø kiekio (Soussana, Lüscher, 2006). Antropogeninëaplinkos tarða tiesiogiai ar netiesiogiai veikia ekosistemas, kuriose vykstaneiðvengiami augalijos, mikroorganizmø bei dirvoþemio kokybiniai ir kiekybiniaipasikeitimai.125

Augalø sugebëjimas prisitaikyti prie besikeièianèiø klimato ir aplinkossàlygø pastaruoju metu tampa vienu ið aktualiausiø moksliniø klausimø ir turineabejotinà praktinæ reikðmæ. Aplinkos tarða sunkiaisiais metalais ar rûgðèiulietumi tapo svarbiu veiksniu, lemianèiu augalø augimà, vystymàsi beiproduktyvumà (Hoffmann, Persons, 1997). Toks stresas sukelia fiziologiniøprocesø pokyèius, o poveikio pasekmes lemia augalø rûðis, veislë, poveikiotrukmë ir stiprumas (Larcher, 1995; Das ir kt., 1997; Vassilev, 2002; Alexieva irkt., 2003). Daugelis sunkiøjø metalø yra bûtini augalams, taèiau jø pertekliusstabdo augimà ir vystymàsi, slopina fotosintezæ, fotosintezës pigmentø sintezæ,medþiagø apykaità bei kitus procesus (Das ir kt., 1997; Peralta ir kt., 2000;Reichman, 2002). Laukø ir miðkø dirvoþemiø rûgðtëjimas yra nepageidautinasreiðkinys, nes rûgðèioje dirvoje maþëja þemës ûkio kultûrø derlius. Rûgðtûslietûs skatina dirvà rûgðtëti, o tai ávairius augalus veikia nevienodai (Larcher,1995; Tong GuanHe, 2005). Vieni augalai auga geriau, kiti á tai nereaguoja, otreti auga blogiau (Neufeld ir kt., 1985; Ashenden, Bell, 1987; Tong GuanHe,2005).Nustatyta, kad nuo išoriniø stresoriø susiaurëja augalø tolerancijosintervalai kitiems iðoriniams veiksniams, t.y. augalai, iðeikvojæ savo vidiniusiðteklius prisitaikyti prie vieno stresoriaus, turi maþiau galimybiø prisitaikytiprie kitø stresoriø (Sutinen, 1994). Anksèiau atlikti tyrimai parodë, kadrûgðèiø lietø ir sunkiøjø metalø poveikis gerokai sumaþina augalø atsparumàþemai temperatûrai (Duchovskis ir kt, 2002, 2003). Kitø autoriø duomenimis,þema temperatûra ið pradþiø ne tik lemia augalø atsparumà ðalèiui, bet irpadidina atsparumà sunkiesiems metalams, o trumpalaikis tokiø metalø poveikislemia augalø atsparumà ðalèiui (Òàëàíîâà, Òèòîâ, 1999). Sunkiøjø metaløtoksiðkumo poþymiai augaluose labiau iðryðkëja aukðtoje temperatûroje, nuorûgðtaus lietaus parûgðtëjusiame dirvoþemyje (Öncel ir kt., 2000; Liao ir kt.,2003).Tais atvejais, kai augalø adaptacijos mechanizmai prie skirtingø nepalankiøiðoriniø veiksniø yra panaðûs, augalai, prisitaikæ prie vieno nepalankaus veiksnio,tampa atsparesni ir kitø stresoriø poveikiui. Augalai, prisitaikæ augti priepadidintos vario ir nikelio koncentracijos, buvo atsparesni ir kitiems sunkiesiemsmetalams (ðvinui, cinkui), o labiau druskingas dirvoþemis gali padidinti augaløatsparumà ekstremalioms temperatûroms (Larcher, 1995; Alexieva ir kt., 2003).Augalø adaptacijos prie kompleksinio ávairiø stresoriø poveikio tyrimamspastaruoju metu skiriama vis daugiau dëmesio (Kuznetsov, 2001), taèiau darnedaug yra darbø, tirianèiø keliø veiksniø poveiká augalø atsparumui ir jøadaptacinëms galimybëms.Vienas rodikliø, padedanèiø nustatyti augalø adaptacines savybes, galëtøbûti fotosintetinio aparato darbas ir já lemiantis pigmentø kiekis lapuose.Nustatyta, kad kadmis labai slopina chlorofilø kaupimàsi kukurûzø (Lagriffoulir kt., 1998), pupø (Neelu ir kt., 2000), mieþiø (Òàëàíîâà, Òèòîâ, 2001) lapuose,o karotinoidai maþiau jautrûs jo poveikiui (Neelu ir kt., 2000). Didelis variokiekis slopina fotosintezës procesus ir maþina chlorofilo kieká, susijusá su vidinës126

chloroplastø struktûros suirimu (Maksymiec, 1997). Rûgðtaus lietaus poveikáfotosintezës aparato darbui lemia augalø rûðis. Vienø lapuose pigmentø kiekissumaþëja, o, pavyzdþiui, puðø spygliuose nekinta ar net padidëja (Andersonir kt., 1997; Shan 1998; Ketskhoveli ir kt., 1999; Fan Hou Bac, Wang Yi Hong2000).Darbo tikslas – iðtirti raudonøjø dobilø fiziologinæ reakcijà á diferencijuotàir kompleksiná rûgðtaus substrato ir kadmio bei vario jonø poveiká ir adaptacinesgalimybes prisitaikyti prie ðiø stresoriø.Tyrimo objektas ir metodai. 2004 m. Lietuvos sodininkystës ir darþininkystësinstituto fitotrono komplekse tirtas substrato rûgðtumo ir sunkiøjø metaløpoveikis raudoniesiems dobilams (Trifolium pratense L.) ‘Liepsna’ skirtingosaplinkos temperatûros fone. Šiam bandymui pasirinktas vienas toksiðkiausiøsunkiøjø metalø – kadmis ir mikroelementø grupei priklausantis varis. Augalaiauginti durpiø substrate, 5 l vegetaciniuose induose. Variantai kartoti tris kartus.Á vegetacinius indus pasëta po 30 dobilø sëklø. Sudygæ daigeliai iðretinti, paliktapo 10 augalø inde. Dobilai 45 dienas auginti ðiltnamyje, 20°C temperatûroje.Su 4-5 lapeliais perkelti á fitokameras þydëjimo indukcijai ir laikyti 35 dienas+4°C temperatûroje, 8 val. fotoperiode. Po þydëjimo indukcijos dobilai perkeltiá fitotrono kameras. Vienoje kameroje temperatûra dienà buvo 21°C, naktá –17°C (optimali), kitoje – 27°C dienà ir 20°C naktá (aukðta), fotoperiodas –16 val., ðviesos ðaltinis – „SON-T Agro“ (PHILIPS) lempos.Bandymas atliktas dviem etapais. Adaptaciniam poveikiui rûgðtieskoncentracija buvo 6 ml H 2SO 4/ l vandens, kadmio jonø koncentracija –0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O (0,123g l -1 ), o vario jonø koncentracija –2 mM CuSO 4·5H 2O (0,499g l -1 ). Ðiais tirpalais prieð sëjà sulaistytas ðiek tiekrûgðèios reakcijos (pH 6-6,5) durpiø substratas. Á kiekvienà indà supilta po0,5 l tirpalo. Rûgðtimi sulaistyto substrato rûgðtumas buvo pH 4,0. Pagrindiniopoveikio rûgðties koncentracija buvo 6 ml H 2SO 4/ l vandens, kadmiokoncentracija – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O (0,123g l -1 ), o vario koncentracija –4 mM CuSO 4·5H 2O (0,998g l -1 ). Á kiekvienà vegetaciná indà ápilta po 0,5 l tirpalo.Kadmio ir vario jonai substrato rûgðtumo nepakeitë, o laistyto rûgðties tirpalusubstrato rûgðtumas padidëjo (pH 3,3-3,8). Kontroliniai augalai laistytivandentiekio vandeniu.Pasibaigus adaptaciniam periodui, kuris tæsësi 10 dienø, iðmatuotas augaløaukðtis, atlikta fotosintezës pigmentø analizë. Po pagrindinio poveikio, kuristæsësi 14 dienø, vël iðmatuotas augalø aukðtis ir antþeminë fitomasë, atliktafotosintezës pigmentø analizë. Nustatytas dobilø þiedø kiekis vegetaciniameinde, azoto ir sieros koncentracija stiebuose, lapuose ir þiedynuose.Pigmentø kiekis nustatytas þaliuose dobilø lapuose 100% acetono iðtraukojespektrofometru „Genesys 6“ (ThermoSpectronic, USA) pagal Vetðteinà(Wettstein, 1957). Azoto ir sieros koncentracija analizuota sausai sudeginus„Vario EL III“ prietaisu.Statistinei fotosintezës pigmentø analizei apskaièiuotas vidurkis irstandartinë paklaida naudojant MS EXCEL. Dobilø fitomasës, aukðèio, þiedynøkiekio duomenys apdoroti programa ANOVA.127

Rezultatai. Dobilai prieð pirmàjá (adaptaciná) etapà buvo 33-35 cm aukðèio.Jø iðsivystymo tarpsnis – butonizacijos pradþia. Paveikti terðiamosiomismedþiagomis, po adaptacinio etapo, kuris tæsësi 10 dienø, dobilai buvo skirtingoaukðèio. Tik vandeniu laistyti dobilai optimalioje temperatûroje uþaugo iki39,5-41,7 cm, o paveikti 2 mM vario sulfato tirpalu buvo 44,2-46,1 cm aukðèio.Paveiktø kadmio jonais ar rûgðtimi augalø aukðtis optimalioje ar aukðtesnëjetemperatûroje per adaptaciná periodà maþai keitësi (1 lentelë).1 lentelë. Dobilø aukðtis, fitomasë ir þiedynø kiekis, paveikusterðiamosiomis medþiagomisTable 1. Height, phytomass weight, and number of inflorescences of clover underexposure to contaminantsPoveikioderiniai*Treatment*Optimali temperatûra / Optimal temperaturepo adaptacijosafter adaptationdobilø aukðtisclover height, cmbaigus tyrim¹upon completionof the testprieaugisincreasefitomasë, ginde phytomass g/potžiedynai, vnt.inde inflorescences per potAukðta temperatûra / High temperaturepo adaptacijosafter adaptationdobilø aukðtisclover height, cmbaigus tyrim¹upon completionof the testprieaugisincreasefitomasë, ginde phytomass g/potžiedynai, vnt.inde inflorescences per potK+K 41,7 48,8 7,1 13,2 19 40,6 42,9 2,3 8,4 17K+R 40,3 44,6 4,3 12,7 21 39,5 42,6 3,1 9,5 15K+Cu 42,1 53,2 9,1 14,6 22 37,2 38,4 1,2 8,2 14K+Cd 39,5 45,5 6,0 12,1 19 37,4 38,7 1,3 8,7 21R+K 43,3 50,3 7,0 11,7 16 38,4 40,5 2,1 6,5 11R+R 40,2 45,3 5,1 10,8 15 39,0 40,3 1,3 7,4 14R+Cu 39,4 48,4 9,0 10,8 8 39,1 39,9 0,8 6,5 7R+Cd 42,7 48,7 6,0 9,9 10 40,6 42,7 2,1 7,5 12Cu+K 44,3 50,5 6,2 12,9 17 40,1 42,9 2,8 9,7 15Cu+R 46,1 53,6 7,5 14,4 23 41,4 43,7 2,3 7,0 7Cu+Cu 43,2 55,7 12,5 15,2 23 40,7 42,7 2,0 6,0 12Cu+Cd 44,2 54,4 10,2 12,5 17 41,3 44,4 3,1 9,4 16Cd+K 41,3 48,3 7,0 13,6 17 38,0 38,4 0,4 5,6 8Cd+R 42,2 53,4 11,2 16,0 22 44,1 49,4 5,3 7,8 7Cd+Cu 43,2 54,3 11,1 15,3 26 39,4 40,8 1,4 7,3 9Cd+Cd 41,0 47,7 6,7 12,8 18 38,4 38,9 0,5 7,0 12R 05 8,8 4,6 3,8 1,6 5,1 4,3 4,2 2,1 1,2 4,8*Pastabos: pirmoji raidë – poveikio pobûdis adaptaciniame etape / The first letter – mode ofexposure during the adaptation stage.Antroji raidë – poveikio pobûdis pagrindiniame etape / The second letter – mode of exposureduring the main stage.K – augalai laistyti vandeniu / Plants irrigated by water.R – paveikta 6 ml H 2SO 4iki litro praskiestu vandens tirpalu / Exposed to 6 ml H 2SO 4 uptoone litre diluted water solution.Cd – paveikta 0,16 mM 3 CdSO 4·8 H 2O tirpalu / Exposed to 0,16 mM 3 CdSO 4·8 H 2O solution.Cu – adaptaciniame etape laistyta 2 mM CuSO 4·5 H 2O tirpalu – pagrindiniame 4 mMCuSO 4·5 H 2O tirpalu / During adaptation stage irrigated with 2 mM CuSO 4·5 H 2O solution.During the main stage – irrigated with 4 mM CuSO 4·5 H 2O solution.128

Galima áþvelgti dobilø aukðèio maþëjimo tendencijà adaptaciniu periodu,kai jie auginti aukðtesnëje temperatûroje. Matyt, 27°C dienà ir 20°C naktátemperatûra raudoniesiems dobilams yra per aukðta ir slopina augimà, taèiaupagreitina jø vystymàsi. Po adaptacinio etapo dobilai aukðtesnëje temperatûrojegausiai þydëjo, o optimalioje temperatûroje buvo butonizacijos pabaigostarpsnio. Po pagrindinio etapo dobilai optimalioje temperatûroje gausiaiþydëjo, buvo aukðtesni negu augusieji aukðtesnëje temperatûroje, kurie buvobebaigiantys þydëti. Aukðèiausi dobilai uþaugo, kai bent kartà adaptaciniamear pagrindiniame etape buvo paveikti vario jonais.Pirmame etape paveikti kadmio jonais, o antrame rûgðtimi dobilai augogeriau optimalioje ir aukðtesnëje temperatûroje. Rûgðtis abiem etapais slopinodobilø augimà (1 lentelë). Analizuojant aukðèio prieaugio per pagrindiná etapàduomenis, vadovautasi prielaida, jog tie augalai adoptavosi, kai adaptacinioperiodo metu buvo paveikti kuria nors terðiamàja medþiaga, o per pagrindiniopoveikio periodà augo geriau (didesnis prieaugis) negu laistyti vandeniu.Optimalioje temperatûroje didþiausias prieaugis gautas, kai naudotas variosulfatas adaptaciniame ir pagrindiniame etape arba pirmame etape paveiktakadmio jonais, o antrame – rûgðtimi ar vario jonais. Tai patvirtina ir dobiløantþeminës fitomasës sausøjø medþiagø duomenys. Ðiuose variantuose fitomasëbuvo patikimai didesnë negu kontroliniame variante, kur dobilai laistytivandeniu. Aukðtesnëje temperatûroje antþeminës fitomasës susikaupë patikimaidaugiau tik vienu atveju, kai adaptaciniame etape buvo paveikta vario jonais,o pagrindiniame etape laistyta vandeniu. Fitomasë patikimai sumaþëjo,prieðingai negu þemesnëje temperatûroje, kai adaptaciniame ir pagrindiniameetape dobilai paveikti vario jonais. Galima teigti, jog aukðtesnëje temperatûrojedobilai uþaugino maþesnæ antþeminæ fitomasæ negu optimalioje temperatûroje,o terðiamosios medþiagos sumaþino antþeminæ dobilø fitomasæ.Optimalioje temperatûroje augæ dobilai suformavo daugiau þiedynø neguaugusieji aukðtesnëje temperatûroje. Jeigu optimalioje temperatûrojeadaptaciniame etape paveikti kadmio jonais, o pagrindiniame etape vario jonaisdobilai susiformavo patikimai daugiau þiedynø negu laistyti tik vandeniu, taiaukðtesnëje temperatûroje paveikti ðiais terðalais dobilai þiedynø suformavotris kartus maþiau (atitinkamai – 26 ir 9 þiedynus vegetaciniame inde). Labiausiaiþiedynø formavimàsi slopino sunkiøjø metalø druskos su rûgðtimi (R+Cu,Cu+R, Cd+R).Po pirmojo (adaptacinio) optimalioje temperatûroje augusiø dobiløpoveikio terðiamosiomis medþiagomis chlorofilø a ir b kiekis nepakito,karotinoidø ðiek tiek sumaþëjo negu kontroliniame variante. Aukðtojetemperatûroje augusiø dobilø po adaptacinio poveikio terðiamosiomismedþiagomis chlorofilø a ir b kiekis sumaþëjo, karotinoidø nepakito (1 pav.).Po antrojo (pagrindinio) optimalioje temperatûroje augusiø dobiløpoveikio rûgðtimi fotosintezës pigmentø sumaþëjo. Maþiausias chlorofilo akiekis nustatytas augaluose, kurie adaptaciniame etape buvo paveikti rûgðtimi,ir tø, kurie neveikti terðiamosiomis medþiagomis. Maþiausias chlorofilo b kiekisnustatytas augaluose, kurie adaptaciniame etape paveikti rûgðtimi, taèiau129

statistiðkai patikimø skirtumø nebuvo. Maþiausias karotinoidø kiekis nustatytasaugaluose, kurie adaptaciniame etape paveikti rûgðtimi bei Cu jonais, ir tø,kurie neveikti terðiamosiomis medþiagomis (2a pav.). Po pagrindinio poveikiorûgðtimi aukðtoje temperatûroje augusiø dobilø fotosintezës pigmentøsumaþëjo lapuose tø augalø, kurie adaptaciniame etape buvo veiktiterðiamosiomis medþiagomis. Maþiausias chlorofilo a kiekis nustatytas lapuosetø augalø, kurie adaptaciniame etape paveikti Cd jonais ir rûgðtimi, chlorofilob – kurie adaptaciniame etape paveikti Cu ir Cd jonais bei rûgðtimi, okarotinoidø – kurie adaptaciniame etape paveikti rûgðtimi (2b pav.).mg g -14,03,02,01,00Optimali (21/17°C) temperatûraOptimum (21/17°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aK Cu Cd R1 pav. Terðiamøjø medþiagø ir temperatûros poveikis raudonøjø dobiløfotosintezës pigmentø kaupimuisi lapuose. K – augalai laistyti vandeniu,Cu – laistyti 2 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu, Cd – laistyti 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2Otirpalu, R – 6 ml H 2SO 4/l vandensFig. 1. Effect of contaminants and temperature on accumulation of photosynthetic pigmentsin red clover leaves. K – plants irrigated by water, Cu – irrigated with 2 mM CuSO 4·5H 2Osolution, Cd – irrigated with 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solution, R – 6 ml H 2SO 4/l watermg g -15,04,03,02,01,0Optimali (21/17°C) temperatûraOptimum (21/17°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl amg g -1mg g -12 pav. Substrato rûgðtumo ir temperatûros átaka fotosintezës pigmentøkaupimuisi dobilø lapuose po pagrindinio poveikio. K – augalai laistyti vandeniu,K+R – adaptaciniame etape laistyti vandeniu, pagrindiniame – 6 ml H 2SO 4/lvandens, Cu+R – adaptaciniame etape laistyti 2 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu,pagrindiniame – 6ml H 2SO 4/l vandens, Cd+R – adaptaciniame etape laistyti0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O tirpalu, pagrindiniame – 6ml H 2SO 4/l vandens,R+R – adaptaciniame ir pagrindiniame poveikyje po 6 ml H 2SO 4/l vandensFig. 2. Impact of substratum acidity and temperature on accumulation of photosyntheticpigments in red clover leaves after the main effect. K – plants irrigated by water, K+R – in theadaptation stage irrigated by water, in the main – 6 ml H 2SO 4/l water, Cu+R – in theadaptation stage irrigated by 2 mM CuSO 4·5H 2O solution, in the main – 6ml H 2SO 4/l water,Cd+R – in the adaptation stage irrigated by 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solution, in the main –6ml H 2SO 4/l water, R+R – in the adaptation and main stage irrigated by 6ml H 2SO 4/l water4,03,02,01,0a 00K K+R Cu+R Cd+R R+Rb05,04,03,02,01,0Aukðta (27/20°C) temperatûraHigh (27/20°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aK Cu Cd RAukðta (27/20°C) temperatûraHigh (27/20° C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aK K+R Cu+R Cd+R R+R130

Po pagrindinio optimalioje temperatûroje augusiø dobilø poveikio Cujonais fotosintezës pigmentø sumaþëjo, iðskyrus tuos augalus, kurieadaptaciniame etape paveikti rûgðtimi. Cu ir Cd jonø poveikis adaptaciniameetape fotosintezës pigmentø kiekiui átakos neturëjo (3a pav.). Aukðtojetemperatûroje augusiø dobilø chlorofilo a kiekis padidëjo tø augalø, kurieadaptaciniame etape paveikti Cu jonais, taèiau statistiðkai patikimø skirtumønebuvo (3b pav.).mg g -1a5,04,03,02,01,00KOptimali (21/17°C) temperatûraOptimum (21/17°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aK+Cu Cu+Cu Cd+Cu R+Cub K K+Cu Cu+Cu Cd+Cu R+Cu3 pav. Vario jonø ir temperatûros átaka fotosintezës pigmentø kaupimuisidobilø lapuose po pagrindinio poveikio. K – augalai laistyti vandeniu, K+Cu –adaptaciniame etape laistyti vandeniu, pagrindiniame – 4 mM CuSO 4·5H 2Otirpalu, Cu+Cu – adaptaciniame etape laistyti 2 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu,pagrindiniame – 4 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu, Cd+Cu – adaptaciniame etape laistyti0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O tirpalu, pagrindiniame – 4 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu,R+Cu – adaptaciniame laistyti 6 ml H 2SO 4/l vandens, pagrindiniame –4 mM CuSO 4·5H 2O tirpaluFig. 3. Impact of copper ions and temperature on accumulation of photosynthetic pigmentsin red clover leaves after the main effect. K – plants irrigated by water, K+Cu – in theadaptation stage irrigated by water, in the main – 4 mM CuSO 4·5H 2O solution, Cu+Cu – in theadaptation stage irrigated by 2 mM CuSO 4·5H 2O solution, in the main – 4 mM CuSO 4·5H 2Osolution, Cd+Cu – in the adaptation stage irrigated by 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solution, in themain – 4 mM CuSO 4·5H 2O solution, R+Cu – in the adaptation stage irrigated by 6 ml H 2SO 4/lwater, in the main 4 mM CuSO 4·5H 2O solutionPo pagrindinio optimalioje temperatûroje augusiø dobilø poveikioCd jonais fotosintezës pigmentø sumaþëjo, iðskyrus tuos augalus, kurieadaptaciniame etape paveikti rûgðtimi. Jø fotosintezës pigmentø kiekis padidëjo(4a pav.). Aukðtoje temperatûroje augusiø dobilø fotosintezës pigmentø kiekispadidëjo tø augalø, kurie adaptaciniame etape paveikti Cu jonais ir nepaveiktijokiomis terðiamosiomis medþiagomis. Tarp kitø augalø statistiðkai patikimøskirtumø nebuvo (4b pav.).Augintø aukðtesnëje temperatûroje dobilø stiebuose ir lapuose susikaupëdaugiau sieros, o azoto buvo panaðiai, kaip ir augintø optimalioje temperatûroje(2 lentelë). Daugiausia sieros susikaupë, kai adaptaciniame etape dobilaipaveikti rûgðtimi, o pagrindiniame – rûgðtimi ar sunkiøjø metalø druskomis.Azoto ir sieros santykis vegetatyvinëje dalyje (stiebuose ir lapuose) buvo didesnis,kai dobilai augo optimalioje temperatûroje. Þiedynuose susikaupë maþiausieros tiek augintø aukðtesnëje, tiek ir þemesnëje temperatûroje, o azoto kiekiaibuvo panaðûs kaip ir vegetatyvinëje dalyje. Todël azoto ir sieros santykisþiedynuose buvo didesnis negu vegetatyvinëje dalyje.mg g -15,04,03,02,01,00Aukšta (27/20°C) temperatûraHigh (27/20°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl a131

mg g -1a5,04,03,02,01,00Optimali (21/17°C) temperatûraOptimum (21/17°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aKK+Cd Cu+Cd Cd+Cd R+Cdmg g -1b5,04,03,02,01,00Aukšta (27/20°C) temperatûraHigh (27/20°C) temperatureKarotinoidai / Carotenoidschl bchl aKK+Cd Cu+Cd Cd+Cd R+Cd4 pav. Kadmio jonø ir temperatûros átaka fotosintezës pigmentø kaupimuisidobilø lapuose po pagrindinio poveikio. K – augalai laistyti vandeniu, K+Cd –adaptaciniame etape laistyti vandeniu, pagrindiniame – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2Otirpalu, Cu+Cd – adaptaciniame etape laistyti 2 mM CuSO 4·5H 2O tirpalu,pagrindiniame – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O tirpalu, Cd+Cd – adaptaciniame etapelaistyti 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O tirpalu, pagrindiniame – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2Otirpalu, R+Cd – adaptaciniame laistyti 6 ml H 2SO 4/l vandens, pagrindiniame –0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O tirpaluFig. 4. Impact of cadmium ions and temperature on accumulation of photosyntheticpigments in red clover leaves after the main effect. K – plants irrigated by water, K+Cd – in theadaptation stage irrigated by water, in the main – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solution, Cu+Cd –in the adaptation stage irrigated by 2 mM CuSO 4·5H 2O solution, in the main – 0,16 mM3CdSO 4·8H 2O solution, Cd+Cd – in the adaptation stage irrigated by 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2Osolution, in the main – 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solution, R+Cd – in the adaptation stageirrigated by 6 ml H 2SO 4/l water, in the main 0,16 mM 3CdSO 4·8H 2O solutionAptarimas. Raudonieji dobilai, kaip ir kiti augalai bei gyvieji organizmai,veikiami aplinkos veiksniø komplekso, atitinkamai reaguoja á tà poveiká irprisitaiko. Jø prisitaikymas gali turëti tam tikras ribas, todël labai svarbu þinotiaugalø sugebëjimà reaguoti á tuos veiksnius ir nustatyti, kuria linkme ir kokiudiapazonu ámanoma prisitaikyti. Raudoniesiems dobilams augti optimalitemperatûra yra 20-25°C, bet jie auga ir 7-40°C temperatûroje. Didesnëtemperatûra uþ optimalià ir didesnë kaip 30°C labiau neigiamai veikia ðaknønegu stiebø augimà (Frame ir kt., 1998). Mûsø tyrimuose aukðtesnëstemperatûros neigiamai veikë dobilø augimà ir adaptacijà.Kaip nurodo daugelis autoriø, streso poveiká augalams lemia to poveikiotrukmë ir stiprumas (Larcher, 1995; Godbold, 1998; Alexieva ir kt., 2003). Poadaptacinio laikotarpio, kai rûgðties, vario ir kadmio jonø poveikis buvo palygintinedidelis, chlorofilø a ir b kiekis nepakito, o karotinoidø sumaþëjo. Aukðtojetemperatûroje augusiø dobilø po adaptacinio poveikio terðiamosiomismedþiagomis chlorofilø a ir b kiekis sumaþëjo (1 pav.). Kaip nurodo kitiautoriai, kylant temperatûrai, sunkiøjø metalø toksinis poveikis didëja (Öncelir kt., 2000).Vadovaujantis prielaida, kad tuo atveju, kai pradiniame (adaptaciniame)etape tam tikromis terðiamosiomis medþiagomis paveikti augalai po antrojopoveikio sintetina tiek pat ar daugiau fotosintezës pigmentø, galima teigti,kad jie adaptuojasi prie terðalø poveikio ir á papildomà poveiká nereaguoja armaþiau reaguoja. Po pagrindinio poveikio rûgðtimi ir vario jonais optimalioje132

temperatûroje chlorofilø a ir b padaugëjo lyginant su adaptaciniu etapu. Popagrindinio poveikio kadmio jonais chlorofilø a ir b padaugëjo tik tuoseaugaluose, kurie adaptaciniame etape paveikti vario jonais ir rûgðtimi (1, 2a,3a, 4a pav.).2 lentelë. Bendrojo azoto ir sieros kiekis dobiluose, paveiktuoseteršiamosiomis medþiagomis, procentai sausojojemedþiagojeTable 2. The contents of total nitrogen and sulphur in clover under exposure tocontaminants, percent in dry matterPoveikioderiniai*Treatment*Optimali temperatûra / Optimal temperaturestiebai ir lapaiN : Sstems and leavesazotas(N)nitrogensiera (S)sulphurstiebai irlapaistems andleavesžiedynaiinflorescencesAukðta temperatûra / High temperaturestiebai ir lapaiN : Sstems and leavesazotas(N)nitrogensiera (S)sulphurstiebai irlapaistems andleavesžiedynaiinflorescencesK+K 2,56 0,28 9,1 17,6 2,43 0,47 5,2 11,8K+R 2,59 0,69 3,8 10,9 2,34 0,75 3,1 6,5K+Cu 2,41 0,31 7,9 16,8 2,80 0,54 5,1 10,5K+Cd 2,83 0,39 7,2 17,4 2,60 0,47 5,6 7,7R+K 2,54 0,61 4,1 12,8 2,72 0,81 3,3 6,9R+R 3,00 0,63 4,8 6,2 2,13 0,95 2,2 3,9R+Cu 2,36 1,00 2,4 13,3 2,86 1,02 2,8 5,5R+Cd 2,69 0,82 3,3 13,8 2,57 0,93 2,8 6,8Cu+K 2,79 0,35 8,0 17,9 2,67 0,47 5,7 11,1Cu+R 2,38 0,79 3,0 13,1 2,73 0,62 4,4 10,1Cu+Cu 2,44 0,36 6,8 16,3 2,61 0,54 4,8 8,4Cu+Cd 2,71 0,43 6,2 14,4 2,66 0,42 6,4 13,0Cd+K 2,48 0,34 7,4 18,1 2,55 0,54 4,7 11,0Cd+R 2,66 0,56 4,8 14,1 2,47 0,64 3,8 10,7Cd+Cu 2,54 0,36 7,0 18,4 2,91 0,64 4,6 10,6Cd+Cd 2,70 0,44 6,1 15,9 2,74 0,50 5,5 10,7* Pastabos: pirmoji raidë – poveikio pobûdis adaptaciniame etape / The first letter-mode ofexposure during the adaptation stage.Antroji raidë – poveikio pobûdis pagrindiniame etape / The second letter -during the main stage.K – augalai laistyti vandeniu / Plants irrigated by water.R – paveikta 6 ml H 2SO 4iki litro praskiestu vandens tirpalu / Exposed to 6 ml H 2SO 4 uptoone litre diluted water solution.Cd – paveikta 0,16 mM 3 CdSO 4·8 H 2O tirpalu / Exposed to 0,16 mM 3 CdSO 4·8 H 2Osolution.Cu – adaptaciniame etape laistyta 2 mM CuSO 4·5 H 2O tirpalu – pagrindiniame 4 mMCuSO 4·5 H 2O tirpalu / During adaptation stage irrigated with 2 mM CuSO 4·5 H 2O solution.During the main stage –irrigated with 4 mM CuSO 4·5 H 2O solution.133

Galima teigti, kad baltieji dobilai tam tikru lygiu adaptavosi prie terðaløpoveikio. Ankstesnieji tyrimai parodë, kad augalø pigmentø sistemaadaptaciniame periode gana daþnai reaguoja á terðiamøjø medþiagø poveikádidesne chlorofilø ir karotinoidø koncentracija lapuose (Duchovskis ir kt., 2002;Duchovskis ir kt., 2003; Brazaitytë ir kt., 2004). Augaluose, kurie adaptaciniameetape paveikti kadmio jonais, pakartotinai paveiktuose kadmio jonais chlorofiløkiekis labai sumaþëjo. Galima teigti, kad kadmio jonø poveikis adaptaciniulaikotarpiu nesuþadino dobilø adaptacijos mechanizmø papildomam kadmiopoveikiui. Apskritai, adaptacijà galima skirti á fiziologinæ ir morfologinæ.Morfologinë adaptacija numato pagrindà optimaliai naudoti fiziologiniuspakitimus (Godbold, 1998; Alexieva ir kt., 2003). Pagal mûsø gautus rezultatus,galima manyti, kad per gana trumpà laikà ávyko tik fiziologinë adaptacija.Po poveikio rûgðtimi, vario ir kadmio jonais aukðtoje temperatûrojechlorofilø kiekis padidëjo arba iðliko nepakitæs (2, 2b, 3b, 4b pav.). Todël galimateigti, kad ir aukðtoje temperatûroje augalai tam tikru lygiu adaptavosi prieterðalø poveikio.Didþiausi sieros kiekiai susikaupë, kai adaptaciniame etape dobilai buvopaveikti rûgðtimi, o pagrindiniame – rûgðtimi ar sunkiøjø metalø druskomis(2 lentelë). Dobilai paveikti terðiamosiomis medþiagomis, kuriose yra sulfatinësgrupës (SO 42-), lengvai pasisavina sierà, todël jos nemaþai susikaupë tiekvegetatyvinëje (stiebai su lapais), tiek ir generatyvinëje (þiedynai) dalyje. Laukosàlygomis auginamose þolëse sieros yra pakankamai, kai azoto santykis su siera(N:S) yra maþesnis kaip 15, o sieros augale yra daugiau kaip 0,2% (Murphy,O’Domell, 1989). Sieros kieká augaluose lemia augimo sezonas ir augaløiðsivystymas. Senesniuose augalo organuose jos susikaupia gerokai daugiaunegu jaunesniuose (Blake-Kalff ir kt., 2001). Susikaupæs didesnis (0,3-0,4%)sieros kiekis paðaruose apsunkina vario ir seleno pasisavinimà (Murphy ir kt.,2002 ). Ðeriamiems tokiu paðaru gyvuliams bûtini mineraliniai priedai su ðiaiselementais.Išvados. 1. Aukðtesnëje temperatûroje (27-20°C) uþauga maþiauantþeminës dobilø fitomasës, jie jautresni terðiamøjø medþiagø poveikiui,sunkiau adaptuojasi prie tokio poveikio negu augantys optimaliojetemperatûroje (21-17°C). Aukðtesnë temperatûra skatina sieros kaupimàsidobilø stiebuose ir þiedynuose.2. Varis skatina dobilø antþeminës fitomasës kaupimàsi ir optimaliojetemperatûroje veikia kaip tràða, aukðtesnëje temperatûroje maþina fitomasæ.3. Po pirminio terðiamøjø medþiagø (rûgðèiø, kadmio bei vario jonø)poveikio dobilø fotosintezës pigmentø sistema adaptuojasi prie bet kokio kitømedþiagø poveikio.Pastaba. Darbas yra sudëtinë „APLIKOM“ projekto, kurá remia Lietuvosmokslo ir studijø fondas, dalis.Gauta2006 01 19Parengta spausdinti2006 04 20134

Literatûra1. Alexieva A., Ivanov S., Sergiev I., Karanov E.Interaction between stresses // Bulgarian Journal of plant physiology, Special issue.2003. P. 1-17.2. Anderson Paul D., Houpis James L.J., Helms JonhA., Momen Bahran. Seasonal variation of gas Exchange and pigmentation inbranches of three grafted cones of mature ponderosa pine exposed to ozone and acidrain // Environ. Pollut. 1997. Vol. 97. N 3. P. 253-263.3. Ashenden T. W., Bell S. Yield reductions in winter barely grownon a range of soils and exposed to simulated acid rain // Plant and Soil. 1987. Vol. 98.P. 433-437.4. Blake-Kalff M. M. A., Zhao F. J., Hawkesford M. J.and M cGrath S. P. Using plant analysis to predici yield losies caused by sulphurdeficiency // Annals of’ Applied Biology. 2001. Vol. 138. P. 123-127.5. Brazaitytë A., Blaþytë A., Ðikðnianienë J. B.,Samuolienë G., Ulinskaitë R., Juknys R., DuchovskisP. Pomidorø fotosintetiniø pigmentø sistemos adaptacija prie kompleksinioantropogeniniø aplinkos veiksniø poveikio // Sodininkystë ir darþininkystë. 2004.T. 23. Nr. 1. P. 133-143.6. Das P., Samantaray S., Rout G.R. Studies on cadmium toxicityin plants: a review // Environmental Pollution. 1997. Vol. 98. N 1. P. 29-39.7. Duchovskis P., Brazaitytë A., Juknys R.,Þukauskaitë I., Sliesaravièius A. Kompleksinis antropogeniniøveiksniø poveikis pigmentø kiekiui pomidorø lapuose // Sodininkystë ir darþininkystë.2002. T. 21. N 4. P. 111-118.8. Duchovskis P., Juknys R., Brazaityte A.,Zukauskaite I. Plant response to integrated impact of natural andanthropogenic stress factors // Russian Journal of Plant Physiology. 2003. Vol. 50. N 2.P. 147-154.9. Godbold D. L. Stress concepts and forest trees // Chemosphere. 1998.Vol. 36. N 4-5. P. 859-864.10. F a n Hou Bac, Wang Yi Hong. Effects of simulated acid rainon germination, foliar damage, chlorophyll contents and seedling growth of five hardwoodspecies growing in China // Forest Ecol. and Manag. 2000. Vol. 126. N 3. P. 321-329.11. F rame J., Charlton J. F. L., Laidlaw A. S. TemperateForage Legumes. UK, Wallingford: CAB International , 1998. 327 p.12. H offmann A., Persons P. A. Extreme Environmental Changeand Evolution. Cambridge university press, UK. 1997. 259 p.13. K etskhoveli E., Shamtsian S., Rapava L.,Abramidze S., Tsertsyadze T., Chichiashvili I.,Sarajeva M., Razmadze N., Gegineishvili M. The effect ofacidic rains on the variation of plastid pigments, protoplasm permeability andtranspiration in bean // Bull. Georg. Acad. Sci. 1999. Vol. 160. N 1. P. 141-143.14. K uznetsov Vl. V. General resistance of plants to abiotic stress factors:possible mechanisms and signals // Plant under environmental stress. Moscow, 2001.P. 150-151.15. Lagriffoul A., Mocquot B., Mench M.,Vangronsveld J. Cadmium toxicity effects on growth, mineral and chlorophyll135

contents, and activities of stress related enzymes in young maize plants (Zea mays L.) //Plant and Soil. 1998. Vol. 200. N 2. P. 241-250.16. L archer W.P. Physiological Plant Ecology. N.Y. Springer-Verlag, 1995.506 p.17. L iao B. H., Liu H. Y., Lu S. Q., Wang K. F., ProbstA., Probst J. L. Combined toxic Eefects of cadmium and acid rain on Viciafaba L // Bull.Environ. Contam. Toxicol. 2003. Vol. 71. P. 998-1004.18. M a k s y m i e c W. Effect of copper on cellular processes in higher plants //Photosynthetica. 1997. Vol. 34. N 3. P. 321-342.19. Murphy M. D., Coulter B. S., Noonan D. G.,Connolly J. The effect of sulphur fertilisation on grass growth and animalperformance // Irish Journal of Agricultural and Food Research. 2002. 41. P. 1-15.20. M urphy M. D., O’Donnell T. Sulphur deficiency in herbage inIreland 2. Sulphur fertilisation and its effect on yield and quality of herbare // IrishJournal of Agricultural and Food Research. 1989. 28. P. 79-90.21. Neelu M. K., Manju T., Bhatnagar A.K. Influence ofcadmium on growth and development of Vicia faba Linn. // Indian Journal ofExperimental Biology. 2000. Vol. 38. N 8. P. 819-823.22. Neufeld H. S., Jernstedt J. A., Haines B. L. Directfoliar effects of simulated acid rain. I. Damage, growth and gas exchange // New Phytol.1985. No. 99. P. 389-405.23. Öncel I., Keles Y., Üstün A. S. Interactive effects oftemperature and heavy metal stress on the growth and some biochemical compounds inwheat seedlings // Environ. Pollut. 2000. Vol. 107. N 3. P. 315-320.24. P eralta J. R., Gardea-Torresdey J. L., Tiemann K.J., Gomez E., Arteaga S., Rascon E., Parsons J. G. Studyof the effects of heavy metals on seed germination and plant growth on alfalfa plant(Medicago sativa) grown in solid media // Proceedings of the Conference on HazardousWaste Research. 2000. P. 134-140.25. R eichman S. M. The responses of plants to metal toxicity: a reviewfocusing on copper, manganese and zinc. The Australian Minerals & EnergyEnvironment foundation. 2002. 54 p.26. S han Y. Effects of simulated acid rain on Pinus densiflora: Inhibition ofnet photosynthesis by the pheophytization of chlorophyll // Water, Air, and Soil Pollut.1998. Vol. 103. N 1-4. P. 121-127.27. S oussana J. F., Lüscher A. Temperate grasslands and globalatmospheric change // Grassland Science in Europe. 2006. Vol.11. P. 739-74828. S utinen M. L. Emissions from the copper-nickel smelters lower thefrost hardiness of Pinus Sylvestris L. needles in the Kola Peninsula // Air Pollution andMultiple Stress, Fredericton, Canada. 1994. P. 49-61.29. T ong GuanHe. Effect of simulated acid-rain-induced acidification ofsoil on growth and development of wheat seedlings // Rural Eco-Environment. 2005.Vol. 21. N 1. P. 47-50.30. Vassilev A. Physiological and agroecological aspects of cadmiuminteractions with barley plants: an overview // Journal of Central European Agriculture.2002. Vol. 4. No. 1. P. 65-75.31. W ettstein D. Chlorophyll Letale und der submikroskopisheFormweschsel der Plastiden. Experimental cell research 12. 1957. P. 427.32. Òàëàíîâà Â. Â., Òèòîâ À. Ô. Ñðàâíèòåëüíîå èçó÷åíèå136

ðåàêöèè ðàñòåíèé íà äåéñòâèå íèçêèõ òåìïåðàòóð è òÿæåëûõ ìåòàëëîâ //Áèîëîãè÷åñêèå îñíîâû èçó÷åíèÿ, îñâîåíèå è îõðàíû æèâîòíîãî èðàñòèòåëüíîãî ìèðà, ïî÷âåííîãî ïîêðîâà Âîñòî÷íîé Ôåííîñêàíäèè.Ïåòðîçàâîäñê, 1999. Ñ. 250-254.33. Òàëàíîâà Â. Â., Òèòîâ À. Ô. Âëèÿíèå ñâèíöà è êàäìèÿ íàïðîðîñòêè ÿ÷ìåíÿ // Ôèçèîëîãèÿ è áèîõèìèÿ êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé. 2001.33. N. 1. Ñ. 33-37.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 125-137.ADAPTATION OF RED CLOVER (TRIFOLIUM PRATENSE L.) UNDERINTEGRATED EFFECT OF ACID SUBSTRATUM AND IONS OFCADMIUM AND COPPERJ. Šlepetys, J. B. Ðikðnianienë, A. Brazaitytë, Þ. Kadþiulienë, P. DuchovskisSummaryThere were carried out integrated effects of substratum acidity and heavy metals(copper and cadmium) on adaptation of red clover (Trifolium pratense L.) variety‘Liepsna’ at different environmental temperature in the phytotron of Lithuanian Instituteof Horticulture. It was gather about plant adaptation to unfavourable environmentalfactors according to changes of photosynthetic pigments system, plant height and shootmass. Also, it was determined number of clover inflorescences, concentration of nitrogenand sulphur in stems, leaves and inflorescences. Clover at higher temperature(27-20°C) grew less shoot mass and was more sensitive for effect of pollutants andadapted less to this effect than growing at optimal temperature (21-17°C). Highertemperature enhanced sulphur accumulation in stems and inflorescences of clover.Copper increased shoot mass of clover and it was like fertilizer at optimal temperature.Copper decreased clover mass at higher temperature. It was established that in manycases after primary effect of pollutants plants photosynthetic pigments system specializesto any additional effect of other pollutants.Key words: cadmium ions, carotenoids, chlorophylls, copper ions, substratumacidity, Trifolium pratense.137

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 138-146.OZONO IR UV-B SPINDULIUOTËS POVEIKIS MORKØFITOHORMONØ SISTEMAIAkvilë URBONAVIÈIÛTË, Giedrë SAMUOLIENË,Jurga SAKALAUSKAITË, Pavelas DUCHOVSKISLietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas, LT-4333 Babtai,Kauno r. Lietuva,. El. paštas: P.Duchovskis@lsdi.lt2005 m. Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institute fitotrono komplekseatliktø tyrimø tikslas – ávertinti skirtingø UV-B spinduliuotës doziø bei kompleksinioUV-B ir ozono poveikio efektà valgomosios morkos (Daucus carota L.) ‘Garduolës 2’fitohormonø sistemai. Pirmojo eksperimento metu penkias dienas augalai fitokamerosešvitinti 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m -2 UV-B spinduliuotës dozëmis. Dienos/nakties temperatûra21/17°C, fotoperiodas – 16 h. Antrojo eksperimento metu streso poveikis padalytas ádvi dalis: adaptacinis periodas ir pagrindinis poveikis. Septynias valandas per dienà irpenkias dienas per savaitæ adaptacinio periodo metu augalai veikti80 µg m -3 koncentracijos ozonu ir 240 µg m -3 pagrindinio poveikio metu. UV-Bspinduliuotës dozës atitinkamai 4 ir 8 kJ m -2 adaptacinio ir pagrindinio poveikio metu.Fitohormonø analizës darytos po dviejø savaièiø stresoriø poveikio. Fitohormonø(giberelo rûgðties, zeatino, indolil-3-acto rûgðties ir abscizo rûgðties) analizë atliktanaudojant efektyviàjà skysèiø chromatografijà. Morkø fitohormonø sistema jautriai irdësningai reaguoja á kompleksiná UV-B spinduliuotës ir ozono efektà bei dalyvaujavykstanèiuose adaptaciniuose procesuose. Augalai tolerantiðki visoms UV-Bspinduliuotës dozëms. Jautriausiai á ðá stresoriø reagavo indolil-3-acto rûgðtis. DidesnësABA ir zeatino koncentracijos dël kompleksinio stresoriø poveikio rodo jø svarbøvaidmená adaptyvumo mechanizmams.Reikðminiai þodþiai: adaptacija, fitohormonai, morkos, ozonas, tolerancija, UV-B.Ávadas. Ozonas, vienas pagrindiniø aplinkos terðalø, formuojasitroposferoje dël angliavandeniø, azoto oksidø bei saulës radiacijos sàveikos irdaro fiziologinæ þalà augalams (Sandermann, 1996; Lin ir kt., 2001; Baier irkt., 2005). Jis veikia elektronø transportà II fotosistemoje, membranø laidumà,þioteliø atsivërimà, fotosintezës ir CO 2fiksacijos fermentus (Lin ir kt., 2001),augalø sàveikà su patogenais, keièia reakcijà á kompleksiná kitø terðalø poveiká(Sanderamann, 1996). Vis plonëjantis stratosferos ozono sluoksnis veikiadidëjantá UV-B spinduliuotës srautà, pasiekiantá þemës pavirðiø ir turintá daugreikðmingø fotobiologiniø efektø augalams (Yang ir kt., 2004). Augalai galitoleruoti ar prisitaikyti prie maþo UV-B radiacijos kiekio, taèiau intensyvi138

adiacija jiems kenkia (Baier ir kt., 2005). UV-B spinduliuotë veikia daugelásvarbiø fiziologiniø efektø, tokiø kaip fotosintezë, UV-B srities spinduliusabsorbuojanèiø pigmentø sintezë, antioksidaciniø fermentø aktyvumas irpatogenezës procesai, tarpininkauja reguliuojant specifiniø genø raiðkà(Mackerness, 2000).Augalai yra iðvystæ unikalius mechanizmus reaguoti á nuolat kintanèiasaplinkos sàlygas: jauèia supanèià aplinkà ir pritaiko savo fiziologinius beimetabolitinius procesus homeostazei palaikyti. Reakcijà á stresoriø lemia augalogenomo ir pakitusiø aplinkos sàlygø sàveika. Prisitaikymas prie biotinio arabiotinio streso vyksta lyg pagal tarpusavy susijusiø ávykiø kaskadà, t.y. nuostreso suvokimo iki specifiniø genø raiðkos. Reakcijos á skirtingus stresorius yraglaudþiai susijusios, todël augalams bûdinga kryþminë adaptacija – savybë,leidþianti adaptuotis prie skirtingø stresoriø poveikio, kai prieð tai paveiktavieno specifinio stresoriaus (Pastori, Foyer, 2002).Dël ávairiø stresoriø audiniuose kaupiasi daugiau reaktyviø deguoniesformø (ROS): subletalios O 2·, H 2O 2, HO· dozës audiniuose lemia augaløadaptacijos mechanizmus, taèiau molekuliniai ðio reiðkinio mechanizmaineiðaiðkinti. Vandenilio peroksido kaupimas, kaip pavojaus signalas augaluoselemia kryþminæ adaptacijà prie keliø streso tipø. Esant maþø koncentracijøROS, audiniuose indukuojama apsauginæ funkcijà atliekanèiø genø veikla aradaptacinë reakcija. Dideliø koncentracijø ROS inicijuoja làsteliø þûtiesprocesus (Bhattacherjee, 2005). Be dalyvavimo reacijoje á stresà, ROSmoduliuoja augimo ir vystymosi procesus, todël yra tikëtini funkciniai ryðiaitarp ROS, fitohormonø ir signalo perdavimo bûdø (Mahalingam, Fedoroff,2003).Fitohormonai – natûralûs organiniai junginiai, veikiantys augimà,vystymàsi ir fiziologinius augalø procesus. Jie perduoda streso signalà irkoordinuoja reakcijà á stresà (Cassells, Doyle, 2003; Pozo ir kt., 2005;Zimmermann, Zentgraf, 2005). Jiems skiriamas svarbus vaidmuo apsprendþiantaugalo jautrumà stresoriui ir paþeidimø formavimàsi. Fitohormonai dalyvaujaozono indukuotos programuotos làsteliø þûties procesuose. (Cassells, Doyle,2003; Lin ir kt., 2001; Mackerness, 2000). Citokininai suvëlina ozono sukeltàlapø senëjimà (Szekacs ir kt., 2000). Giberelo rûgðtis (GA 3) ir auksinai,priešingai, neigiamai veikia lapø senëjimà (Zimmermann, Zentgraf, 2005).Sumaþëjusi auksinø koncentracija, veikiant augalus UV-B spinduliuote, siejamasu morfologiniais pokyèiais dël ðio stresoriaus (Yang ir kt., 2004). Abscizo rûgðtis(ABA) reguliuoja þioteliø atsivërimà ir ozono patekimà. Ji veikia kaip etilenoantagonistas ir reguliuoja senëjimo procesus (Zimmermann, Zentgraff, 2005).ABA kiekis audiniuose koreliuoja su vandenilio peroksido, universalaus augalopavojaus signalo, kaupimu (Hung ir kt., 2005; Pastori, Foyer, 2002). Etileno irsalicilo rûgðties reikia matomiems UV-B ir ozono sukeltiems paþeidimamsformuoti. Làsteliø apoptozæ lemia etileno produkcija. Jazmonatai veikiaprieðingai negu etilenas: apriboja paþeidimo plitimà ir inhibuoja làsteliø þûtiespromotorius.139

Kad hormonai kontroliuoja augalø reakcijà á stresà, yra reikðmingiárodymai. Augalø hormonai veikia ne tik individualiai, bet ir sudaro kompleksinásàveikos tinklà. Todël tikëtina, kad jø santykis yra atsakingas uþ daugelámetaboliniø reakcijø (Conklin, Barth, 2004). Ðiuo metu dar nëra sudarytovieningo modelio, pagal kurá bûtø galima numatyti augalø prisitaikymà priekintanèiø aplinkos sàlygø ir kompleksinio stresoriø poveikio. Þinantfitohormonø sistemos pakitimus dël streso, galima bûtø modeliuoti endogeninæaugalo fiziologinæ reakcijà, adaptacinius mechanizmus tiek molekulës, tiekorganizmo lygmeniu. Tuo paèiu bûtø galima nukreipti augalo vystymàsinaudinga ûkine linkme.Darbo tikslas – ávertinti kompleksiná ir adaptyviná UV-B spinduliuotës irozono sukelto streso poveiká morkø fitohormonø sistemai.Tyrimo objektas ir metodai. 2005 m. LSDI Augalø fiziologijos laboratorijosfitotroniniame komplekse atlikti vegetaciniai bandymai. Tirta valgomoji morka(Daucus carota L.) ‘Garduolës 2’.Morkos augintos 5 l talpos vegetaciniuose induose, substrate, kuriorûgðtumas artimas neutraliam (pH 6-6,5). Bandymo variantai kartoti tris kartus.Á kiekvienà vegetaciná indà sëta po 25-30 augalø. Iki sudygimo ir keturiassavaites sudygæ augalai auginti ðiltnamyje, paskui perneðti á fitokameras(fotoperiodas – 16 val., temperatûra – 21/17°C, dienà/naktá).Tirtos tokios UV-B spinduliuotës dozës: 0 (kontrolë), 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m -2per dienà. UV-B spinduliuotæ skleidë UV-B lempos (TL 40W/12 RS UV-BMedical, Philips, JAV). Augalai UV-B spinduliuote švitinti penkias dienas.Streso poveikis padalytas á dvi dalis: adaptacinis periodas ir pagrindinis.Adaptacinio periodo metu augalai septynias valandas per dienà ir penkiasdienas per savaitæ veikti 80 µg m -3 koncentracijos ozonu, o pagrindinio poveikiometu – 240 µg m -3 . UV-B spinduliuotës dozës adaptacinio ir pagrindiniopoveikio metu buvo atitinkamai 4 ir 8 kJ m -2 . Ozonas generuotas ozonogeneratoriumi „OSR-8" (Ozone Solutions, Inc., JAV), jo koncentracija matuotanešiojamuoju matuokliu „OMC-1108“ (Ozone solutions, Inc., JAV). UVradiacija spinduliuota UV-B lempomis (TL 40W/12 RS UV-B Medical, Philips,JAV). Analizës atliktos praëjus dviems savaitëms po kompleksinio poveikio.Fitohormonø bandiniams efektyviajai skysèiø chromatografijai (HPLC)sutrinta 1-2 g þaliosios masës su skystuoju azotu, ekstrakcijai uþpilta 10 mLizopropanolio. Po 24 h bandinys 5 min. centrifuguotas 2 500 apsisukimø perminutæ greièiu. Nupylus ekstraktà, centrifuguota dar tris kartus, kaskart uþpilantpo 2 mL izopropanolio. Surinktas bandinys garintas rotaciniu garintuvu,grynintas kietafazës ekstrakcijos metodu naudojant NH 2-kartidþus, ir vëlgarintas. Paruoðti bandiniai laikyti mëgintuvëliuose, 4°C temperatûroje (Wang,2003).Giberelo rûgðties (GA 3), indolil-3-acto rûgðties (IAA), abscizo rûgðties(ABA) ir zeatino analizës atliktos „Shimadzu HPLC 10A“ (Shimadzu, Japonija)modelio chromatografu su diodø matricos detektoriumi (SPD-M 10A VP),kolona termostatuota 35°C temperatûroje. Skirstymas atliktas„Intersil ODS-2“ kolonële (150 x 4,6 mm) (Alltech, JAV). Judriosios fazës140

gradientas: 40% metanolis su 1% acto rûgðties GA 3, 45% metanolis su 1%acto rûgðties IAA, 50% metanolis su 1% acto rûgðties zeatino ir 55% metanolissu 1% acto rûgðties ABA skirstyti. Detekcija: 254 nm, 280 nm, 270 nm ir254 nm atitinkamai GA 3, IAA, zeatinui ir ABA. Tëkmës greitis – 1 mL/min.,analizës trukmë – 10 min.Statistinei analizei apskaièiuotas vidurkis ir standartinë paklaida, naudotasMS EXCEL programinis paketas.Rezultatai. Didþiausios koncentracijos GA 3bei IAA nustatytos, kai morkospaveiktos 1 kJ m -2 UV-B stiprumo spinduliuote. Maþiausios ðiø fitohormonøkoncentracijos aptiktos kontroliniuose augaluose bei paveiktuose 7 kJ m -2 , oIAA ir 5 kJ m -2 . Augalus paveikus 9 kJ m -2 UV-B stiprumo spinduliuote, nustatytakiek didesnë GA 3koncentracija, o IAA – dvigubai didesnë negu kontroliniøaugalø. Zeatino kiekis kito labai maþai visuose deriniuose. Maþiausia ABAkoncentracija nustatyta kontroliniuose augaluose. Net 3,5 karto didesnëskoncentracijos negu kontroliniuose augaluose aptiktos paveikus 3 ir 5 kJ m -2UV-B stiprumo spinduliuote. Morkas paveikus 7 ir 9 kJ m -2 , ABA koncentracijossumaþëjo apie 1,3 karto palyginus su 3 ir 5 kJ m -2 UV-B spinduliuotës poveikiu.Didþiausias IAA/ABA santykis nustatytas, kai morkos paveiktos 1 kJ m -2 (48,3).Paveiktuose augaluose 3, 5, 7 ir 9 kJ m -2 šis santykis buvo 2-3 kartus maþesnisnegu kontroliniuose ir kito nuo 1,04 iki 2,74 (Pav. 1).µg g -1 ŽM/FW9080706050403020100GA 6354321K 1 3 5 7 90kJ m -2ZEATINK 1 3 5 7 9kJ m -21 pav. Fitohormonø pasiskirstymas morkø lapuose veikiant skirtingomisUV-B spinduliuotës dozëmis. K – 0 kJ m -2Fig. 1. Distribution of phytohormones in carrot leaves under treatment with different UV-Bradiation doses. K – 0 kJ m -2Didþiausia GA 3koncentracija nustatyta, kai augalai adaptacinio irpagrindinio poveikio metu paveikti atitinkamai 4 ir 8 kJ m -2 UV-B spinduliuote.Pagrindinio poveikio metu paveikus 8 kJ m -2 UV-B spinduliuote, GA 3koncentracija padidëjo keturis kartus, o paveikus 80 µg m -3 koncentracijos ozonuadaptacinio poveikio metu ir 8 kJ m -2 UV-B spinduliuote pagrindinio poveikiometu – penkis kartus lyginant su kontroliniais augalais. Pagrindinio poveikiometu paveikus adaptacinio laikotarpio kontrolinius augalus maþesnës UV-Bspinduliø ar ozono koncentracijos didesne ozono koncentracija, GA 3kiekispadidëjo beveik deðimt kartø. Didþiausias IAA/GA 3santykis nustatytaskontroliniuose augaluose, maþiausias – kontrolinius augalus perneðus á didesnæUV-B spinduliuotës koncentracijà ar ið maþesnës koncentracijos (UV-B+UV-B; O 3+O 3) adaptacinio poveikio á didesnæ koncentracijà pagrindiniopoveikio metu (2 pav.).µg g -1 ŽM/FWIAAABA141

Pastebëta bendra zeatino koncentracijos didëjimo tendencija visuosederiniuose, iðskyrus, kai augalai veikti tik pagrindinio poveikio metu 8 kJ m -2UV-B spinduliuote. Didþiausia zeatino koncentracija nustatyta morkø lapuose,paveiktuose 80 µg m -3 ozono koncentracija adaptacinio poveikio metu ir240 µg m -3 ozono koncentracija pagrindinio poveikio metu (O 3+O 3). Maþdaugtris kartus daugiau zeatino negu kontroliniuose augaluose aptikta augalus iðpradþiø paveikus maþesne, o pagrindinio poveikio metu didesne UV-Bspinduliuote (2 pav.).µg g -1 ŽM/FW9080706050403020100GA 6354321K 1 3 5 7 90kJ m -2ZEATINK 1 3 5 7 9kJ m -22 pav. UV-B spinduliuotës bei ozono kompleksinis ir adaptyvinis poveikisfitohormonø pasiskirstymui morkø lapuose. K – 0 kJ m -2 , UV - 4 ir 8 kJ m -2 , O 3–80 ir 240 µg m -3 – atitinkamai adaptacinio ir pagrindinio poveikio metuFig. 2. Complex and adaptive influence of UV-B radiation and ozone distribution ofphytohormones in carrot leaves. K – 0 kJ m -2 , UV – 4 and 8 kJ m -2 , O 3– 80 and 240 µg m -3during adaptive and the main exposure, respectivelyIAA daugiausiai susikaupë kontroliniø morkø lapuose ir, prieðingai neguzeatino, pastebëta IAA kiekio maþëjimo tendencija, kai veikta skirtingøkombinacijø stresoriais. Maþiausia IAA koncentracija nustatyta adaptaciniopoveikio metu augalus paveikus maþesne, o pagrindinio poveikio metu didesnëskoncentracijos stresoriais (UV+UV; O 3+O 3) arba kontrolinius augalus perneðusá didesnës koncentracijos UV-B spinduliuotæ (K+UV). Kompleksinio poveikioderiniuose IAA koncentracija, lyginant su kontroliniais augalais, sumaþëjomaþdaug per pusæ (2 pav.).Kontroliniuose ir paveiktuose tik pagrindinio poveikio metu dideleUV-B spinduliø koncentracija augaluose ABA kiekis maþiausias (0,08 µg g -1ÞM). IAA/ABA santykis kontrolëje didþiausias (9,1), o pagrindinio poveikiometu paveikus 8 kJ m -2 UV-B spinduliø koncentracija, maþiausias (0,7). Maþdaug5,5 karto didesnë ABA koncentracija nustatyta tuose deriniuose, kur morkosadaptacinio poveikio metu veiktos silpnesne, o pagrindinio poveikio metudidesne stresoriaus doze (UV+UV ir O 3+O 3). Adaptacinio metu augaluspaveikus maþesnës koncentracijos stresoriumi arba niekuo nepaveikus, opagrindinio poveikio metu didesnës koncentracijos kitu stresoriumi (K+O 3,UV+O 3, O 3+UV), nustatytas dvigubai maþesnis ABA kiekis negu augalus išpradþiø paveikus maþesnëmis, vëliau didesnëmis to paties stresoriauskoncentracijomis. Skirtingai negu nuo K+O 3poveikio, kontrolines adaptaciniopoveikio morkas pagrindinio poveikio metu paveikus didesne UV-B spinduliøkoncentracija, ABA kiekis liko toks pats, kaip ir kontroliuose augaluose(2 pav.).µg g -1 ŽM/FWIAAABA142

Aptarimas. Kad galëtø vystytis ir daugintis, augalai turi prisitaikyti prienuolat kintamø aplinkos sàlygø (Baier ir kt., 2005). Augalø reakcijà á stresànulemia hormoniniø ir nehormoniniø signalø perdavimo bûdai ir jø tarpusaviosàveika (Hare ir kt., 1997). UV-B radiacijos poveikis, kaip ir bet koks kitasaplinkos stresas, gali indukuoti hormonø sistemos pokyèius vegetatyviniuoseaudiniuose. UV-B poveikiui jautriausia yra indolil-3-acto rûgðtis (IAA), nes jàgalima skaidyti tiesiogiai paveikus UV-B spinduliais, arba veikiant fermentuiperoksidazei, kurios aktyvumà stimuliuoja UV-B radiacija (Yang ir kt., 2004).Atlikus bandymus su skirtingomis UV-B spinduliuotës dozëmis, nustatyta, kaddaugiausia IAA sukaupta 1 kJ poveikio variante, ir ta koncentracija labaisumaþëja, kai didinamas UV-B spinduliuotës srautas (1 pav.). IAA yra bûtinavegetatyviniam augimui, todël suskaidyta ultravioletinës spinduliuotës ji galiturëti átakos morfologiniams augalø pokyèiams (Yang ir kt., 2004). Zeatinokoncentracija nekito visuose UV-B spinduliuotës poveikio gradacijose (1 pav.),todël galima teigti, kad morkos patiria tik nedidelá oksidaciná stresà. GA 3,kaip ir IAA, sukaupta daugiausiai, kai veikiama 1 kJ (1 pav.). Todël manoma,kad ði UV-B spinduliuotës dozë yra optimali augalo augimo procesams,reguliuojamiems minëtø fitohormonø. Þinoma, kad abscizo rûgðtis yrapagrindinis á stresà reaguojantis hormonas. Visø doziø spinduliuotëje sukauptadaugiau ABA negu kontrolëje (1 pav.). Literatûros duomenimis, didesnë UVradiacija slopina augimà bei padidina ABA koncentracijà audiniuose, odidëjant radiacijos dozei, ABA koncentracija irgi didëja (Rakitina ir kt., 2001).Abscizo rûgðèiai skiriamas svarbus vaidmuo, kai vertinamas kompleksinisir adaptacinis UV-B ir ozono poveikis. Mûsø duomenimis, ABA koncentracijagerokai padidëjo tuose deriniuose, kur po maþesnës koncentracijos stresoriausveikë stipresni tie patys stresoriai (UV+UV ir O 3+O 3) (2 pav.). Literatûrosduomenimis, nuo vidutiniðkai stipraus streso audiniuose susikaupia daugiauabscizo rûgðties, kuri aktyvina metabolinius kelius, padedanèius augaluiprisitaikyti prie pakitusiø sàlygø. Stipresnis ar staigus stresas sukelia negráþtamuspaþeidimus ir programuotà làsteliø þûtá. Tai siejama su jazmonatø ir etilenokaupimu, kurie veikia antagonistiðkai abscizo rûgðtá (Kacperska, 2004). ABAgalima priskirti vaidmená adaptaciniuose augalo mechanizmuose, taèiau galimateigti, kad ji dalyvauja ir kryþminës adaptacijos mechanizmuose. Augalai,prisitaikæ prie vieno stresoriaus poveikio, pasidaro atsparesni ir kitø veiksniøpoveikiui: abscizo rûgðties UV+O 3ir O 3+UV poveikio variantuose yrareikšmingai daugiau negu kontroliniuose augaluose (2 pav.).GA 3koncentracijos kitimà kompleksinio UV ir ozono poveikio metugalima sieti su askorbo rûgðties, vidinio augalo ginklo nuo reaktyviø deguoniesformø, átaka GA metabolizmui (Lin ir kt., 2001). Giberelo rûgðties kiekiopokyèiai audiniuose labiau sietini su fiziologiniais procesais negu su reakcijosá stresà mechanizmais (Conklin, Barth, 2004). IAA jautri oksidaciná stresàsukeliantiems veiksniams: visuose stresoriø deriniuose jos aptikta maþiau negukontrolëje. Jos koncentracija ypaè sumaþëja nuo kompleksinio UV-B ir ozonopoveikio (2 pav.).Reikšmingi zeatino koncentracijos skirtumai rodo svarbø jo vaidmená143

oksidacinio streso metu. Ðio hormono koncentracijos didëjimas kompleksiniøstresoriø deriniuose rodo suaktyvëjusià morkø atsparumo sistemos veiklà(2 pav.). Citokininai reguliuoja làstelës ciklà, suvëlina senëjimo procesus,padidëjusi citokininø koncentracija lemia augalø atsparumà stresui (Yang irkt., 2004).Morkø fitohormonai reaguoja á aplinkos stresorius, dalyvauja streso signaloperdavime ir adaptaciniuose mechanizmuose. Fiziologinæ augalo reakcijà ástresà lemia ne tik fitohormonø koncentracija, bet ir jø santykis.Išvados. Augalø hormonai reaguoja á aplinkos stresorius, dalyvauja stresosignalo perdavime ir adaptaciniuose mechanizmuose.Jautriausiai á UV-B spinduliuotæ reaguoja indolil-3-acto rûgðtis.ABA ir zeatino koncentracijø didëjimas dël kompleksinio stresoriø poveikiorodo jø svarbø vaidmená adaptaciniams mechanizmams.Morkø fitohormonø sistema jautriai ir dësningai reaguoja á kompleksináUV-B spinduliuotës ir ozono efektà bei dalyvauja vykstanèiuose adaptaciniuoseprocesuose.Pastaba. Ðis darbas yra projekto „APLIKOM“, remiamo Lietuvos moksloir studijø fondo, dalis.Gauta2006 01 23Parengta spausdinti2006 05 05Literatûra1. Baier M., Kandlbinder A., Golldack D., Dietz K.-J. Oxidative stress and ozone: perception, signaling and response // Plant, Cell andEnvironment. 2005. Vol 28. P. 1012-1020.2. Bhattacherjee S. Reactive oxygen species and oxidative burst: Rolesin stress, senescence and signal transduction in plants // Current Science. 2005. Vol. 89.P. 1113-1121.3. Cassells A.C., Doyle B.M. Genetic engineering and mutationbreeding for tolerance to abiotic and biotic stresses: science, technology and safety //Bulgarian Journal of Plant Physiology. 2003. P. 52-82.4. Conklin P.L., Barth C. Ascorbic acid, a familiar small moleculeintertwined in the response of plants to ozone, pathogens, and the onset of senescence //Plant, Cell and Environment. 2004. Vol. 27. P. 959-970.5. Hare P.D., Cress W.A., van Staden J. The involvement ofcytokinins in plant responses to environmental stress // Plant Growth Regulation. 1997.Vol. 23. P. 79-103.6. Hung S.-H. Hydrogen peroxide functions as a stress signal in plants //Botanical Bulletin of Academia Sinica. 2005. Vol. 46. P. 1-10.7. Kacperska A. Sensor types in signal transduction pathways in plant cellsresponding to abiotic stressors: do they depend on stress intensity? // PhysiologiaPlantarum. 2004. Vol. 122. P. 159-168.144

8. Lin D.-I., Lur H.-S., Chu C. Effects of abscisic acid on ozonetolerance of rice (Oryza sativa L.) seedlings // Plant Growth Regulation. 2001. Vol. 35.P. 295-300.9. Mackerness S.A.-H. Plant responses to ultraviolet-B (UV-B: 280-320 nm) stress: What are the key regulators? // Plant Growth Regulation. 2000. Vol. 32.P. 27-39.10. M ahalingam R., Fedoroff N. Stress response, cell death andsignaling: the many faces of reactive oxygen species // Physiologia Plantarum. 2003.Vol. 119. P. 56-68.11. P astori G.M., Foyer C.H. Common components, Networks, andPathways of Cross-Tolerance to Stress. The Central Role of “Redox” and Abscisic acidmediated Control // Plant Physiology. 2002. Vol. 129. P. 460-468.12. Pozo J.C., Lopez-Matas M.A., Ramirez-Parra E.,Gutierrez C. Hormonal control of the plant cell cycle // Physiologia Plantarum.2005. Vol. 123. P. 173-183.13. R akitina T.Ya., Vlasov P.V., Rakitin V.Yu. HormonalAspects of Different Resistance of Arabidopsis thaliana Mutants to Ultraviolet Radiation //Russian Journal of Plant Physiology. 2001. Vol. 48. P. 353-358.14. Sandermann H. Ozone and plant health // Annual Review ofPhytopathology. 1996. Vol. 34. P. 347-366.15. Szekacs A., Hegedüs G., Tobias I., Pogany M.,Barna B. Immunoassays for plant cytokinins as tools for the assessment ofenvironmental stress and disease resistance // Analytica Chimica Acta. 2000. Vol. 421.P. 135-146.16. W ang Y., Mopper S., Hasenstein K.H. Effects of salinityon endogenous ABA, IAA, JA and SA in Iris hexagona // Journal of chemical ecology.2003. Vol. 27. P. 327-342.17. Y ang H., Zhao Z., Qiang W., An L., Xu S., Wang X.Effects of enhanced UV-B radiation on the hormonal content of vegetative andreproductive tissues of two tomato cultivars and their relationships with reproductivecharacteristics // Plant Growth Regulation. 2004. Vol. 42. P. 251-258.18. Z immermann P., Zentgraf U.The correlation between oxidativestress and leaf senescence during plant development // Cellular and Molecular BiologyLetters. 2005. Vol. 10. P. 515-534.145

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 138-146.THE EFFECT OF OZONE AND UV-B RADIATION ONPHYTOHORMONE SYSTEM IN CARROTA. Urbonavièiûtë, G. Samuolienë, J. Sakalauskaitë, P. DuchovskisSummaryExperiments were performed at the Lithuanian Institute of Horticulture, phytotroncomplex in 2005. The object of this study was to evaluate the effect of different UV-Bradiation levels and the complex UV-B and ozone effect on phytohormone system incarrot (Daucus carota L.) Garduolës 2 leaves. During the first experiment plants wereexposed to 1, 3, 5, 7 and 9 kJ m -2 UV-B radiation levels for five days. Day/nighttemperature was 21°C/17°C, photoperiod – 16 h. During the second experiment, theexposure of stress factors was divided into adaptive period and the main effect. 7 hoursper day and 5 days per week plants were exposed to 80 µg m -3 ozone concentrationduring adaptation period and to 240 µg m -3 during the main effect. UV-B radiationlevels were respectively, 4 and 8 kJ m -2 during adaptation period and main effect. Theanalysis was performed after two weeks of exposure. Phytohormones (gibberellic acid,zeatin, indolyl-3-acetic acid and abscisic acid) content analysis was performed usingchromatographic method. Phytohormone system responsively and consistently reactsto the complex effect of UV-B radiation and ozone and also participates in adaptationmechanisms. Plants were tolerant to all analysed UV-B radiation dozes, though indolyl-3-acetic acid was the most sensitive to UV-B stress. The increase in zeatin and abscisicacid concentrations showed their importance in adaptation processes.Key words: adaptation, phytohormones, carrot, ozone, tolerance, UB-B.146

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 147-156.VASARINIØ MIEÞIØ ADAPTACIJOS PRIE SUNKIOJOMETALO IR RÛGÐÈIOS TERPËS POVEIKIO TRUKMËSTYRIMAIAsta BLAÞYTË, Romualdas JUKNYS, Irena JANUÐKAITIENËVytauto Didþiojo universitetas, Daukanto 28, LT-44246 Kaunas.El. paštas: A.Blazyte@gmf.vdu.lt; R.Juknys@gmf.vdu.lt;I.Januskaitiene@gmf.vdu.lt.Tyrimo tikslas – iðtirti vasariniø mieþiø (Hordeum vulgare L.) adaptacinio periodoprie sunkiojo metalo kadmio ir rûgðèios aplinkos poveikio trukmæ. Auginant mieþiusskystoje aeruojamoje mitybinëje terpëje, nustatyta, kad vasariniai mieþiai, augdaminedidelës (0,6 µM) kadmio koncentracijos tirpale, per 4-5 paras fiziologiðkai prisitaikoprie didesnës (12 µM) koncentracijos tirpalo poveikio. Didesnis negu kontroliniamevariante chlorofilø bei karotinoidø kiekis mieþiø lapuose nustatytas po 3 parøadaptacinio periodo. Adaptacija prie labai rûgðèios terpës nëra tokia ryðki, kaip priekadmio poveikio. Sàlygiðkai maþai rûgðèioje (pH 4,0) terpëje augæ augalai per4-5 dienas prisitaiko prie labai rûgðèios (pH 2,7) terpës, taèiau, kai adaptacinis poveikistrunka ilgiau, papildomas rûgðtesnës terpës poveikis sukelia augimo depresijà.Reikšminiai þodþiai: adaptacinis periodas, aukðèio prieaugis, fotosintetiniaipigmentai, kadmis, rûgðtumas.Ávadas. Fiziologinio augalø prisitaikymo prie nepalankiø veiksniø poveikiotrukmës tyrimø dar nëra daug. Vieni autoriai teigia, kad prie nepalankiøveiksniø augalai prisitaiko per vienà-dvi dienas, ilgiausiai per savaitæ (Kuznetsov,2001; Talanova ir kt., 2001; Lichtenthaler, 1996), o kiti, kad tai trunka keletàsavaièiø (Amzallag, 1999).Daugelis mokslininkø tyrë augalø prisitaikymà prie nepalankiø veiksniø,tokiø kaip druskingumas ar sunkieji metalai. Pirmiausiai daugiausia dëmesiobuvo skiriama adaptacijai populiacijø lygmeniu. Pavyzdþiui, nustatyta, kadAgrostis tenuis augalai, augæ prie vario rafinavimo fabriko, ágavo tolerancijàvariui (Wu, Bragshaw, 1972), o toji tolerancija buvo proporcinga variokoncentracijai dirvoþemyje (T. McNeilly ir J. Antonovics, 1968). Be to, Agrostistenuis ir Anthoxantum odoratum, nuolat augantys uþterðtoje zonoje, praþydosavaite anksèiau negu standartiniai augalai (McNeilly, Antonovics, 1968).20 a. pabaigoje pradëti tyrimai atskirø individø lygmeniu. A.J.M. Bakerir kt. (1986) tyrë augalø tolerancijos pokyèius nuo skirtingo kadmio kiekio147

dirvoþemyje. Prieð tyrimà Holcus lanatus, Deschampsia cespitosa, Festuca rubrair Agrostis capillaris, augæ kadmio neuþterðtame dirvoþemyje, buvo ágavæ didesnætolerancijà ðiam metalui po trejø ekspozicijos metø. Augalai, augæ kadmiokasyklos teritorijoje, o vëliau perkelti á dirvoþemá be kadmio, po trejø metøbuvo maþiau tolerantiðki ðiam metalui. Tai árodo, kad tolerancija sunkiesiemsmetalams genetiðkai neperduodama ir kintanti (Baker ir kt., 1986; Amzallag,1999).Veikiami sunkiøjø metalø augalai suaktyvina ávairias apsaugos sistemas.Nustatyta, kad augalai, prisitaikæ augti prie subletaliniø sunkiøjø metaløkoncentracijø, yra atsparesni ir letalinei to paties elemento koncentracijai.Pûkuotosios vilnûnës (Holcus lanatus) buvo atsparios letalinei kadmiokoncentracijai (1 mg l -1 ), kai prieð tai 10 parø buvo paveiktos subletaline(0,2 mg l -1 ) kadmio koncentracija (Brown, Martin, 1981; Amzalag, 1999). Ištirta,kad 25 mg l -1 kadmio koncentracija paveiktas papartis (Salvinia minia) ágyjatolerancijà ðio metalo toksiðkumui (Outridge, Hutchinson, 1991). V.V. Talanovair kt. (2001) tyrë kadmio ir ðvino poveiká mieþiø (Hordeum vulgare L.) ir kvieèiø(Triticum aestivum L.) augimui bei prisitaikymo prie ðiø veiksniø galimybes.Bandymas atliktas kontroliuojamomis sàlygomis augalus paveikus (0,001-0,005 mM) kadmio bromido ir ðvino nitrato tirpalais. Po 1, 4, 7 dienø augalaibuvo perkelti á subletalinës ir letalinës koncentracijos (0,05-10 mM) tø paèiødruskø tirpalus ir auginti dar 7 paras. Kontrolinio varianto augalai augintidistiliuotame vandenyje ir paskui perkelti á didesnës koncentracijos kadmio arðvino tirpalus. Nustatyta, kad mieþiai, paveikti maþos koncentracijos(0,001 mM) kadmio bromido tirpalais ir perkelti á didesnës (0,05 mM)koncentracijos tirpalus, augo geriau negu prieð tai auginti tiktai distiliuotamevandenyje. Pastaruoju atveju þaliosios ir sausosios biomasës prieaugis buvodidesnis negu kontroliniame variante. Tos paèios tendencijos gautos paveikusskirtingø koncentracijø ðvino nitrato tirpalais. Augalai, prisitaikæ prie maþøkoncentracijø kadmio ir ðvino, pasidarë atsparesni subletalinës ir letalinëskoncentracijos ðiems metalams (Talanova ir kt., 2001).Prisitaikymo galimybes lemia ne tik augalo rûðis, bet ir streso intensyvumas,jo pobûdis bei veikimo trukmë. Atlikta nemaþai tyrimø, nagrinëjanèiøkompleksiná skirtingø veiksniø poveiká augalams, taèiau augalø prisitaikymoprie nepalankiø veiksniø poveikio adaptacijos trukmës tyrimai pradëti neseniai,o skelbiami rezultatai yra labai ávairûs.Darbo tikslas – iðtirti vasariniø mieþiø (Hordeum vulgare L.) adaptacinioperiodo prie sunkiojo metalo kadmio ir rûgðèios aplinkos poveikio trukmæ.Tyrimo objektas ir metodai. Tirti vasariniai mieþiai (Hordeum vulgare L.)‘Aura’, kurie yra labai jautrûs ðiems metalams.Eksperimentai atlikti VDU laboratorijose 2002-2005 m., dalyvaujant VMSFremiamame “Antropogeniniø klimato ir aplinkos pokyèiø kompleksinis poveikismiðkø ir agroekosistemø augmenijai” projekte.Augalai auginti skystoje aeruojamoje mitybinëje terpëje. Bandymamspasirinktas vienas toksiðkiausiø sunkiøjø metalø – kadmis. Tirpalai ruoðti su148

kadmio 3CdSO 4·8H 2O druska. Augimo terpës rûgðtumas buvo keièiamas suávairios koncentracijos sieros rûgðtimi.Tirti ðie augalø rodikliai: aukðtis ir fotosintetiniø pigmentø – chlorofilø(a ir b) bei karotinoidø – kiekis lapuose. Chlorofilø a, b ir karotinoidø kiekisnustatytas fotospektrometriðkai, acetono iðtraukoje pagal Vetðteinà(Ãàâðèëåíêî, 1975).Sterilinti grûdai sëti á daigintuves ant filtrinio popieriaus ir dvi paras daigytitamsoje. Sudygæ grûdai sodinti á specialø tinklelá virð aeruojamo mitybiniotirpalo (0,4 mM CaCl 2, 0,65 mM KNO 3, 0,25 mM MgCl 2·6H 2O, 0,01 mM(NH 4) 2SO 4, 0,04 mM NH 4NO 3) (Aniol, 1997) su atitinkamos koncentracijoskadmio tirpalu arba tam tikro rûgðtumo terpe. Á vienà indelá sodinta po 25sudygusias sëklas. Bandymo variantai kartoti tris kartus. Bandymo metufotoperiodas buvo 14 val., vidutinë paros temperatûra – 22°C.Siekiant iðsiaiðkinti adaptacinio periodo trukmës átakà augalams prisitaikytiprie sunkiojo metalo, jie nuo vienos iki septyniø parø auginti maþoskoncentracijos kadmio mitybinëje terpëje. Remiantis ankstesniais bandymais,adaptaciniam poveikiui pasirinkta 0,6 µM koncentracijos kadmis, kuris mieþiødaigeliø augimà apytiksliai slopino 20%, o rûgðties poveikiui tirti pasirinktapH 4,0 rûgðtumo terpë, kuri augalø augimà slopino irgi apie 20%.Antrajame (pagrindinio poveikio) etape mieþiai penkias paras augintididesnës koncentracijos kadmio ir rûgðtesnëje mitybinëje terpëje. Pagrindiniampoveikiui pasirinkta 12 µM koncentracijos kadmis ir pH 2,7 rûgðtumo terpë.Tai vasariniø mieþiø augimà slopino apie 70%. Kontrolinio varianto augalainuo vienos iki septyniø parø auginti mitybinëje terpëje be kadmio ir be rûgðties.Paskui augalai perkelti á stiprios koncentracijos kadmio arba á labai rûgðèiàmitybinæ terpæ. Pirmà kartà augalai matuoti tuojau pat po adaptacinio periodo,atitinkamai 1-7 dienomis, o antrà kartà – po 5 dienø pagrindinio poveikio.Mieþiø aukðèio prieaugis, chlorofilø ir karotinoidø kiekis naudoti kaipadaptacijos rodikliai.Rezultatai. Kiekvieno ið antrojo poveikio variantø augalø, kurie pirmojo(adaptacinio) etapo metu nepaveikti kadmio, aukðèio prieaugis nuo antrojopoveikio iki eksperimento pabaigos buvo prilygintas 100% (kontrolinisvariantas). Mieþiø, kurie pradiniame etape buvo paveikti kadmio, o antrameetape didesnës koncentracijos kadmio, aukðèio iðreikðtas procentais lyginantsu kontroliniu variantu (1 pav.).Keturias paras ir ilgiau adaptuotø prie nedidelës koncentracijos kadmiopoveikio mieþiø lapuose nustatyta daugiau chlorofilo a negu kontroliniamevariante (p0,05).149

Aukšèio prieaugis/Height increment, %2001501005000 µM Cd/12 µMCd0,6 µM Cd/12 µMCd1 d. 2 d. 3 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio periodo trukmëDuration of the adaptive period1 pav. Vasariniø mieþiø aukðèio prieaugis per pagrindinio poveikio periodà(12 µM koncentracijos kadmio mitybinëje terpëje), kai skirtinga adaptacinioperiodo trukmëFig. 1. Height increment of spring barley during the period of the main treatment with12 µM cadmium at different duration of pretreatment (adaptation) periodmg g -110,80,60,40,20 µM Cd/12 µMCd0,6 µM Cd/12 µMCd03 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio laikotarpio trukmëDuration of the adaptive period2 pav. Chlorofilo a kiekis vasariniø mieþiø lapuose po pagrindinio poveikio(12 µM koncentracijos kadmio mitybinëje terpëje), kai skirtinga adaptaciniopoveikio trukmëFig. 2. Content of chlorophyll a in spring barley leaves after the period of the maintreatment with 12 µM cadmium at different duration of pretreatment (adaptation) periodChlorofilo b kiekio kitimo priklausomybë nuo adaptacinio periodo trukmësanalogiðka chlorofilo a kiekio kitimui (3 pav.). Po trijø parø adaptacijosmieþiuose, augintuose nedidelës koncentracijos kadmio tirpale, buvo beveikvienodas chlorofilo b kiekis kaip kontroliniame variante (p>0,05). Mieþiai,keturias ir daugiau parø auginti nedidelës koncentracijos kadmio mitybinëjeterpëje, prisitaikë prie didesnës koncentracijos kadmio, jø lapuose padaugëjochlorofilo b. Keturias ir penkias paras adaptuotuose nedidelës koncentracijoskadmio tirpale mieþiuose chlorofilo b buvo du kartus, o septynias paras –2,5 karto daugiau negu kontroliniame variante (p0,05).150

mg g -10,350,30,250,20,150,10,050 µM Cd/12 µM Cd0,6 µM Cd/12 µM Cd03 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio laikotarpio trukmëDuration of the adaptive period3 pav. Chlorofilo b kiekis vasariniø mieþiø lapuose po pagrindinio poveikio(12 µM koncentracijos kadmiu mitybinëje terpëje), kai skirtinga adaptaciniopoveikio trukmëFig. 3. Content of chlorophyll b in spring barley leaves after the period of the maintreatment with 12 µM cadmium at different duration of pretreatment (adaptation) periodmg g -10,350,30,250,20,150,10,0500 µM Cd/12 µMCd 0,6 µM Cd/12 µMCd3 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio laikotarpio trukmëDuration of the adaptive period4 pav. Karotinoidø kiekis vasariniø mieþiø lapuose po pagrindinio poveikio(12 µM koncentracijos kadmio mitybinëje terpëje), kai skirtinga adaptaciniopoveikio trukmëFig. 4. Content of carotenoids in spring barley leaves after the period of the main treatmentwith 12 µM cadmium at different duration of pretreatment (adaptation) periodNustatyta, kad ir po trijø parø adaptacijos prie nedidelës koncentracijoskadmio mieþiø lapuose buvo daugiau karotinoidø negu kontroliniame variante(4 pav.). Statistiðkai patikimai karotinoidø padaugëjo tik po penkiø parøadaptacinio laikotarpio (p

nepaveiktø augalø aukðtis prilygintas 100% (kontrolinio var. – pH 5,8).Adaptuoti prie maþiau rûgðèios mitybinës terpës mieþiai per pagrindiniopoveikio periodà tik po 4-5 dienø adaptacinio laikotarpio augo geriau negukontroliniame variante. Statistiðkai patikimas skirtumas uþfiksuotas tik popenkiø dienø adaptacinio poveikio. Po ðeðiø ir septyniø dienø kontroliniamevariante mieþiai augo geriau negu prieð tai paveikti nedidelës koncentracijosrûgðtimi (p

0,40pH 5,8 / pH 2,7 pH 4,0 / pH 2,70,30mg g -10,200,1003 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio periodo trukmëDuration of the adaptive period7 pav. Chlorofilo b kiekis vasariniø mieþiø lapuose po pagrindinio poveikio(pH 2,7 rûgðtumo terpë), kai skirtinga adaptacinio periodo trukmëFig. 7. Content of chlorophyll b in spring barley leaves after the period of the maintreatment with pH 2.7 acidity at different duration of pretreatment (adaptation) periodPo penkiø ir daugiau dienø adaptacinio periodo adaptuotø mieþiø lapuosebuvo daugiau karotinoidø negu kontroliniame variante, taèiau ðie rezultataistatistiðkai nepatikimi (p>0,05) (8 pav.).0,40pH 5,8 / pH 2,7 pH 4,0 / pH 2,70,30mg g -10,200,1003 d. 4 d. 5 d. 6 d. 7 d.Adaptacinio periodo trukmëDuration of the adaptive period8 pav. Karotinoidø kiekis vasariniø mieþiø lapuose po pagrindinio poveikio(pH 2,7 rûgðtumo terpë), kai skirtinga adaptacinio periodo trukmëF i g. 8. Content of carotenoids in spring barley leaves after the period of the main treatmentwith pH 2.7 acidity at different duration of pretreatment (adaptation) periodAptarimas. Ávairiø autoriø duomenimis, fiziologinës augalø adaptacijosprie skirtingø nepalankiø aplinkos veiksniø trukmë kinta nuo 1-2 dienø iki2-3 savaièiø (Kuznetsov, 2001; Talanova ir kt., 2001; Lichtenthaler, 1996;Amzallag, 1999). Mûsø atlikti tyrimai parodë, kad prie sunkiojo metalo kadmiomieþiai prisitaiko per 4-5 dienas. Ilgëjant periodo trukmei, adaptacinis poveikisvis stipresnis. Per pagrindinio poveikio periodà geriausiai augo mieþiai, patyræmaksimalø septyniø dienø adaptaciná periodà. Ðio varianto mieþiø aukðèioprieaugis per pagrindiná periodà buvo beveik 90% didesnis negu kontroliniamevariante. Tai rodo, kad vasariniai mieþiai adaptacinio periodo metu prisitaikoprie kadmio toksinio poveikio ir á stipresná poveiká reaguoja maþiau. Jiemsprisitaikyti reikia maþiausiai keturiø dienø. Panaðaus pobûdþio tyrimus vykdëV. V. Talanova ir kt. (2001), kurie tyrë kadmio ir ðvino poveiká mieþiø153

(Hordeum vulgare L.) ir kvieèiø (Triticum aestivum L.) augimui bei prisitaikymoprie ðiø veiksniø galimybes. Jø tirtas adaptacinis periodas buvo viena savaitë.Nustatyta, kad mieþiai, paveikti maþos koncentracijos kadmio bromido tirpalu,perkelti á didesnës koncentracijos kadmio tirpalà, augo geriau negu prieð taiauginti tik distiliuotame vandenyje.Palyginus bandymo su kadmiu ir su rûgðtimi rezultatus, paaiðkëjo, jogadaptacija prie labai rûgðèios terpës nëra tokia ryðki, kaip prie didesnëskoncentracijos kadmio. Palyginus adaptuotø maþiau rûgðèioje mitybinëjeterpëje ir kontrolinio varianto mieþiø daigeliø aukðèio prieaugio skirtumus,nustatyta, kad mieþiai per 4-5 dienas prisitaikë prie rûgðtesnës terpës. Kaiadaptacinis poveikis ilgesnis, papildomas rûgðtesnës terpës poveikis sukeliamieþiø augimo depresijà.Per vienos - trijø dienø adaptacijos laikotarpá mieþiai neprisitaikë nei priekadmio, nei prie rûgðties poveikio. Net ir po trijø dienø adaptacijos maþesnischlorofilø a ir b kiekis nustatytas adaptuotø prie kadmio mieþiø, kas árodo,kad adaptaciniai mechanizmai dar nesusiformavæ. Po keturiø parø adaptacijosnedidelës koncentracijos kadmio tirpale mieþiø lapuose buvo daugiau chlorofilønegu kontroliniame variante (p

Padëka. Autoriai dëkoja Lietuvos valstybiniam mokslo ir studijø fonduiuþ ðiø tyrimø rëmimà.Gauta2006 01 18Parengta spausdinti2006 04 20Literatûra1. Amzallag G. N. Plant evolution: Toward an adaptive theory // Plantresponses to environmental stresses from phytohormones to genome reorganization.New York, 1999. P. 171-245.2. Aniol A. The aluminum tolerance in wheat // Plant breeding: theories,achievements and problems. Lietuvos þemdirbystës institutas, 1997. P. 14-22.3. Baker A. J. M., Grant C. J., Martin M. H., Shaw S.C., Whitebrook J. Induction and loss of cadmium tolerance in Holcus lanatusand other grasses // New Phytologist. 1986. N 102. P. 575-587.4. Brown H., Martin M. H. Pretreatment effects of cadmium on theroot growth of Holcus lanatus // New Phytologist. 1981. N 89. P. 621-629.5. Kuznetsov Vl. V. General resistance of plants to abiotic stress factors:possible mechanisms and signals. Plant under environmental stress. Moscow, 2001.P. 150-151.6. Lichtenthaler H. K. Vegetation stress: an introduction to the stressconcept in plants // Plant Physiology. 1996. N 148. P. 4-46.7. McNeilly T., Antonovics J. Evolution of closely adjacent plantpopulations. IV. Barriers to gene flow. Heredity. 1968. N 23. P. 205-218.8. Outridge P. M., Hutchinson T. C. Induction of cadmiumtolerance by acclimation transferred between ramets of the clonal fern Salvinia minima //New Phytologist. 1991. N 117. P. 597-605.9. Ouzounidou G., Eleftheriou E. P., Karatgalis S.Ecophysical and ultrastructural effects of copper in Thaspi ochroleucum // CanadianJournal of Botany. 1992. N 70. P. 947-957.10. R o meu-Moreno A., Mas A. Effects of copper exposure in tissuecultured Vitis vinifera // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999. N 47. P.2519-2522.11. S eregin I. V., Ivanov V. B. Physiological aspects of cadmiumand lead toxic effects on higher plants // Russian Journal of Plant Physiology. 2001.Vol. 48. N 4. P. 523-544.12. Siefermann-Harms D. The yellowing of spruce in pollutedatmosphere // Photosynthetica. 1992. N 27. P. 323-341.13. T alanova V. V., Titov A. F., Boeva N. P. Effect ofincreasing concentration of heavy metals on the growth of barley and wheat seedlings //Russian Journal of Plant Physiology. 2001. Vol. 48. N 1. P. 119-123.14. V elikova V., Yordanov I., Georgieva K., TsonevT., Goltsev V. Effect of exogenous polyamines applied separately and incombination with simulated acid rain on functional activity of photosynthetic apparatus //Journal of Plant Physiology. 1998. N 153. P. 299-307.155

15. V elikova V., Yordanov I., Kurteva M., Tsonev T.Effects of simulated acid rain on the photosynthetic characteristics of Phaseolus vulgarisL. // Photosynthetica. 1997. N 34. P. 523-535.16. W u L., Bradshaw A. D. Aerial pollution and the rapid evolution ofcopper tolerance // Nature. 1972. N 238. P. 167-169.17. Ãàâðèëåíêî Â. Ô., Ëàäûãèíà Ì. Å., Õàíäîáèíà Ë.Ì. Áîëüøîé ïðàêòèêóì ïî ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé. Ìîñêâà, 1975. 392 ñ.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 147-156.THE INVESTIGATION ON DURATION OF PHYSIOLOGICAL BARLEYADAPTATION TO THE IMPACT OF HEAVY METALS AND MEDIUMACIDITYA. Blaþytë, R. Juknys, I. JanuðkaitienëSummaryThe aim of this investigation is to analyze the duration of spring barley (Hordeumvulgare L.) adaptive period to the impact heavy metal cadmium and substrata acidity.Laboratory experiments has shoved that the sprig barley seedlings cultivated in aeratednutrient medium with low cadmium concentrations physiologically adapted to higherconcentrations of this heavy metal during 4 days. Chlorophylls and carotenoids in barleyleafs, after adaptation to low (0,6 µM) cadmium concentration and later cultivated athigher (12 µM) concentration of this heavy metal, was higher than in the control(unadapted) variant on after more than three days of adaptation. Spring barley adaptationto the substrata acidity isn’t as well-defined as in the case of cadmium. The seedlingsfirst cultivated in pH 4.0 acidity nutrient medium showed adaptation to pH 2.7 mediumacidity after 4-5 days of pretreatment. However, if adaptation period lasted longer,additional impact of stronger acidity resulted in barley growth depression.Key words: acidity, adaptation, cadmium, height increment, photosyntheticpigments.156

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 157-164.KADMIO POVEIKIS SËJAMOJO ÞIRNIO(PISUM SATIVUM L.) AUGIMUI IR PAÐAKNIOMIKROORGANIZMAMSRima JUOZAITYTË, Asta RAMAÐKEVIÈIENË,Algirdas SLIESARAVIÈIUS, Pranciškus PRANAITISLietuvos þemës ûkio universitetas, Studentø 11, LT-53067 Akademija,Kauno r. El. paðtas: j_rimukas@one.lt2005 m. Lietuvos þemës ûkio universiteto Genetikos ir biotechnologijoslaboratorijoje atlikti kadmio poveikio sëjamojo þirnio (Pisum sativum L.) augimoparametrams ir paðaknio mikroorganizmams tyrimai. Tyrimø tikslas – nustatytiskirtingos koncentracijos kadmio átaka þirniø augimui ir rizosferos bei rizoplanosmikroorganizmø kiekiui. Siekiant iðaiðkinti skirtingos koncentracijos kadmio jonøpoveiká þirniø augimo patrametrams bei rizosferos ir rizoplanos mikroorganizmams,þirniai 10 dienø auginti 3CdSO 48H 2O – 0,5, 1, 2 mM koncentracijos durpiø substrate.Bandymo pabaigoje iðmatuotas antþeminës dalies aukðtis, nustatyta antþeminës daliesir ðaknø sausoji biomasë, rizosferos ir rizoplanos mikroorganizmø kiekis. Iðtirta, kaddidesnës koncentracijos kadmio jonai toksiðkai veikë sëjamojo þirnio (Pisumsativum L.) augimo parametrus, o maþiausios koncentracijos Cd 2+ jonai stimuliavomikroorganizmø gausà. Didþiausios koncentracijos kadmio jonai mikroorganizmusveikë toksiðkai.Reikšminiai þodþiai: kadmis, metalø toksiðkumas, rizoplana, rizosfera, sëjamasisþirnis.Ávadas. Kadmis pripaþintas labiausiai þalingu terðalu ið visø sunkiøjø metalø(Robards, Worsfold, 1991; Christine, 1997). Jis yra judrus ir pakeièia augaløgenetines, biochemines ir fiziologines savybes. Akivaizdûs toksiðkumosimptomai yra audiniø ir organø augimo sumaþëjimas, lapø chlorozë, lapø irðaknø þûtis (Hernandez, Cooke, 1997; Drazic, Mihailovic, 2005). Kadmis þalingasne tik þmonijai ir gyvûnijai, bet toksiðkai veikia ir mikroorganizmø biomasæ beijø aktyvumà, kuris labai svarbus augalø biologiniam ciklui, medþiagø apykaitai,dirvoþemio medþiagø ciklui ir derlingumui (Smith, 1996; Jose ir kt., 2002; Yaoir kt., 2003). Kadmis pakeièia dirvoþemio mikrobiologinæ sudëtá ir aktyvumà(Giller ir kt., 1998), sutrikdo mikro- ir makroelementø pasisavinimo ir medþiagøapykaitos procesus. Sunkieji metalai ið dirvoþemio á augalà patenka per ðaknis.Ðaknys metalus akumuliuoja kur kas intensyviau negu antþeminës augalo dalys.157

Todël ðaknis labiausiai veikia metalø toksiðkumas. Sunkiøjø metalø ardomosðaknø funkcijos turi átakos daugeliui kitø fiziologiniø procesø (Foy ir kt., 1978).Ðaknø ir rizosferos mikroorganizmø sàveika, áskaitant saprofitus ir simbiotiniusmikroorganizmus, teigiamai veikia augalø augimà (del Val ir kt., 1999, Turnauir kt., 2001). Sunkiaisiais metalais uþterðtas dirvoþemis pakeièia mikroorganizmøaktyvumà ir augalø augimà (Gianinazzi, Schuep, 1994; Johansson ir kt., 2004).Rizosfera paprastai apibûdinama kaip siaura dirvoþemio zona, tiesiogiaiveikiama ir esanti greta augalø ðaknø. Rizosferoje yra ðaknø iðskyros (cukrûs,amino-, organinës, riebiosios rûgðtys ir steroliai, vitaminai, nuleotidai ir kitikomponentai), nutekëjæ ir iðsiskyræ chemikalai, nusitrynusios ðaknø làstelës,gleivës (Curl, Truelove, 1986). Kadmis pakeièia membranø funkcijas, lipidøsudëtá, fermentø aktyvumà, H + ir ATP sintezæ (Fodor ir kt., 1995; Quariti irkt., 1997).Darbo tikslas – iðtirti ir nustatyti skirtingos koncentracijos kadmio átakàþirniø augimui ir rizosferos bei rizoplanos mikroorganizmø kiekiui.Tyrimø sàlygos ir metodai. Tyrimai atlikti Lietuvos þemës ûkio universitetoGenetikos ir biotechnologijos laboratorijoje. Tirtas sëjamasis þirnis (Pisumsativum L.) ‘Ilgiai’. Þirniai 10 dienø auginti durpiø substrate, kuris dvi dienasprieð sëjà sulaistytas skirtingos koncentracijos CdSO 4.8H 2O druskos tirpalu. Tirtos0,5 mM, 1 mM, 2 mM kadmio koncentracijos. Kontroliniai augalai augintidurpiø substrate be kadmio jonø. Þirniai auginti 1 l talpos vegetaciniuoseinduose, po 15 augalø. Bandymo variantai kartoti tris kartus. Auginimo sàlygos:fotoperiodas – 14 val., temperatûra – 21°C dienà, 17°C naktá. Bandymopabaigoje iðmatuotas augalø aukðtis, nustatyta antþeminës dalies ir ðaknøsausoji biomasë, rizosferos ir rizoplanos mikroorganizmø kiekis.Mikroorganizmø kiekis iðreikðtas mln. g -1 dirvos, tirta sëjimo-skiedimo metodu.(Weaver ir kt., 1982)Duomenø statistinë analizë atlikta ANOVA MINITAB programa.Apskaièiuotas vidurkis ir standartinë paklaida.Rezultatai. Nustatyta, kad, didëjant kadmio koncentracijai, tendencingaimaþëjo antþeminës dalies augimas (1pav. A). Maþiausia þirniø antþeminë dalisbuvo 2 mM Cd 2+ koncentracijos variante – 38% maþesnë negu kontroliniamevariante. Analogiðki rezultatai gauti ir þirniø antþeminës dalies sausosiosbiomasës kaupimuisi (1 pav. B). Maþiausia sausoji biomasë buvo 2 mM Cd 2+koncentracijos variante, t.y. 60% maþesnë negu kontroliniame variante.Toksiškas Cd 2+ poveikis nustatytas ir ðaknø sausosios biomasës augimui.Didëjant Cd 2+ koncentracijai, ðaknø sausoji biomasë tendencingai maþëjo.Didþiausios koncentracijos Cd 2+ paveiktø ðaknø sausoji biomasë buvo 29%maþesnë negu kontroliniame variante (1 pav. C).Iðtyrus kadmio átakà þirniø rizosferos ir rizoplanos mikroorganizmams,nustatyta, kad, dël Cd 2+ jonø koncentracijos substrate keitësi þirniø rizosferosir rizoplanos mikroorganizmø sudëtis. Didëjant kadmio koncentracijai, þirniørizosferoje mineraliniu azotu mintanèiø bakterijø sistemingai daugëjo, oaktinobakterijø padaugëjo tik didþiausios koncentracijos kadmio variante(2 pav. A). Rizoplanoje nustatytos kiek kitokios tendencijos. Mineraliniu azotu158

mintanèiø bakterijø padaugëjo apie 2,7 karto maþiausios (0,5 mM) Cd 2+koncentracijos variante. Didëjant kadmio koncentracijai, bakterijø tendencingaimaþëjo, o didþiausios koncentracijos variante (2 mM Cd 2+ ) mineraliniu azotumintanèiø bakterijø buvo 58% maþiau negu kontroliniame variante. Daugiausiaaktinobakterijø rizoplanoje buvo kontroliniame variante, o maþiausioskoncentracijos (0,5 mM Cd 2+ ) kadmio variante aktinobakterijø sumaþëjo 23%.Didþiausios koncentracijos kadmio variante aktinobakterijø þirniø rizoplanojebuvo 69% maþiau negu kontroliniame variante (2 pav. B).Acm35302520151050KontrolëControlAukštis / HighB 0,4g0,30,20,10,5mM Cd 2+ 1,0mM Cd 2+ 2,0mM Cd 2+ 0KontrolëControlSausa masë / Dry biomass0,5 1,0 2,0mM Cd 2+ mM Cd 2+ mM Cd 2+gC0,50,40,30,20,10Ðaknø sausa masë / Roots dry biomassKontrolëControl0,5 1,0 2,0mM Cd 2+ mM Cd 2+ mM Cd 2+1 pav. Cd jonø poveikis þirniø augimui: A-aukðtis, B-sausoji biomasë, C-ðaknøsausoji biomasëFig. 1. Effect of Cd treatment on growth of pea plants: A – height, B – dry biomass,C – dry biomass of rootsA1,4mln. g -11,21,0,80,60,40,20KontrolëControlBakterijos / BacteriaAktinobakterijos a Atinobacteria0,5M Cd 2+ 1,0M Cd 2+ 2,0B0,100,080,040,020M Cd 2+2 pav. Kadmio jonø poveikis mineraliniu azotu mintanèioms bakterijoms(A-rizosfera, B- rizoplana)Fig. 2. Composition of microorganisms feeding on mineral nitrogen in the effect ofcadmium ions (A – rhizosphere, B – rizoplane)Iðtyrus kadmio poveiká organiniu azotu mintanèioms bakterijoms,nustatyta, kad þirniø rizosferoje daugiausiai bakterijø buvo 0,5 mM Cd 2+mln. g -10,06Bakterijos / BacteriaAktinobakterijos a AtinobacteriaKontrolëControl0,5 1,0 2,0M Cd 2+ M Cd 2+ M Cd 2+159

koncentracijos variante, palyginus su kontroliniu – apie šešis kartus daugiau.Daugiausiai aktinobakterijø nustatyta 0,5 mM Cd 2+ ir 2 mM Cd 2+ koncentracijosvariantuose – 46-43% daugiau negu kontroliniame variante (3 pav. A).Daugiausiai organiniu azotu mintanèiø bakterijø þirniø rizoplanoje buvo1 mM Cd 2+ koncentracijos variante, tai yra 32% daugiau negu kontroliniamevariante, taèiau 2 mM Cd 2+ koncentracijos variante organiniu azotu mintanèiøbakterijø sumaþëjo 54%. Maþiausiai aktinobakterijø nustatyta 2 mM Cd 2+koncentracijos variante – jø sumaþëjo 57% (3 pav. B).mln.g -1A Bakterijos / Bacteria10Aktinobakterijos / Actinobacteria86420Kontrolë 0,5 1 2Control mM Cd 2+ mM Cd 2+ mM Cd -23 pav. Kadmio jonø poveikis organiniu azotu mintanèioms bakterijoms(A – rizosfera, B – rizoplana)Fig. 3. Composition of microorganisms feeding on organic nitrogen in the effect of cadmiumions (A – rhizosphere, B – rizoplane)Pelësiniø grybø augimà þirniø rizosferoje labiausiai slopino 2 mM Cd 2+koncentracija. Ðiame variante pelësiniø grybø sumaþëjo 72%. Daugiausiaipelësiniø grybø nustatyta 1mM Cd 2+ koncentracijos variante, daugiau kaip 14%palyginus su kontroliniu (4 pav. A).Didëjant kadmio koncentracijai rizoplanoje, nustatytas tendencingaspelësiniø grybø kiekio maþëjimas (4 pav. B).mln.g -1B1,61,41,21,00,80,60,40,20Bakterijos / BacteriaAktinobakterijos / ActinobacteriaKontrolëControl0,5mM Cd 2+ 1mM Cd 2+ 2mM Cd 2+A 0,0060,0050,0040,0030,002mln.g -10,0010KontrolëControlB 0,0006Pelësiniai grybai / Mould fungi0,00050,00040,00030,00020,000100,5 1 2mM Cd 2+ mM Cd 2+ mM Cd 2+mln.g -1KontrolëControlPelësiniai grybai / Mould fungi0,5mM Cd 2+ 1mM Cd 2+ 2mM Cd 2+4 pav. Kadmio jonø poveikis pelësiniams grybams (A – rizosfera, B – rizoplana)Fig. 4. Composition of mould fungi in the effect of cadmium ions (A – rhizosphere,B – rizoplane)Þirniø rizosferoje nustatytas toksiðkas kadmio poveikis oligonitrofilams.Visuose tirtuose variantuose, palyginus su kontroliniu, oligonitrofilø sumaþëjoapie 33% (5 pav. A). Rizoplanoje maþiausia (0,5 mM) Cd 2+ jonø koncentracijastimuliavo oligonitrofiliniø bakterijø kiekio augimà, jø buvo keturis kartusdaugiau negu kontroliniame variante. Didþiausios koncentracijos – 2 mM Cd 2+kadmio jonai oligonitrofilinias bakterijas veikë toksiðkai – jø sumaþëjo 33%(5 pav. B).160

mln.g -1A0,040,030,020,010KontrolëControlBakterijos / BacteriaAktinobakterijos / Actinobacteria0,5mM Cd 2+ 1mM Cd 2+ 2mM Cd 2+mln.g -1B0,140,120,10,080,060,040,020KontrolëControlBakterijos / BacteriaAktinobakterijos / Actinobacteria0,5mM Cd 2+ 1mM Cd 2+ 2mM Cd 2+5 pav. Kadmio jonø átaka oligonitrofilams (A – rizosfera, B – rizoplana)Fig. 5. Composition of oligonitrophils in the effect of cadmium ions (A – rhizosphere,B – rizoplane)Aptarimas. Daugelio autoriø duomenimis, kadmis maþina augalø biomasæ,didina membranø laidumà, trikdo vandens ir maisto medþiagø apykaità, slopinalàsteliø dalijimàsi, paþeidþia fotosintetiná aparatà (Baryla ir kt., 2001; Drazic,Mihailovic, 2005). Ištirta, kad kadmis slopina ne tik antþeminës dalies, bet irðaknø augimà (Burbulis ir kt., 2003). Mûsø tyrimuose nustatyta, kad didesnëskoncentracijos kadmio jonai dirvoþemyje toksiðkai veikë sëjamojo þirnio (Pisumsativum L.) augimo parametrus (aukðtá, sausàjà biomasæ bei ðaknø sausàjàbiomasæ). Slopinantá kadmio poveiká augalø þaliosios ir sausosios biomasëskaupimuisi, aukðèiui, nurodo ir kiti autoriai (Das ir kt., 1997; Vassilev, 2002).Didesnis kadmio kiekis dirvoþemyje toksiðkai veikia jo biologiniusparametrus. Maþesnës koncentracijos kadmis gali stimuliuoti dirvoþemiomikroorganizmø biomasæ ir jø metabolitiná aktyvumà (Lebeau ir kt., 2002;Liao ir kt., 2005). Taèiau mûsø tyrimuose panaðûs rezultatai gauti tikrizoplanoje: maþiausios koncentracijos Cd 2+ jonai stimuliavo mineraliniu azotumintanèiø bakterijø, pelësiniø grybø bei oligonitrofilø kiekio didëjimà.Organiniu azotu mintanèiø bakterijø padaugëjo net veikiant didesnëskoncentracijos 1 mM Cd 2+ jonais. Taèiau rizosferoje dël kadmio daugëjo tikmineraliniu ir organiniu azotu mintanèiø aktinobakterijø. Tokius rezultatusgalëjo nulemti ne tik dirvoþemyje esantys Cd 2+ jonai, bet ir augalo ðaknøiðskyros, kuriø didesnë koncentracija yra rizoplanoje negu rizosferoje. Tyrimaiparodë, kad bakterijos ir aktinobakterijos skirtingai reaguoja á Cd jonus, ypaèmintanèios mineraliniu azotu. Literatûroje nurodoma, kad, didëjant Cd 2+ jonøkoncentracijoms, daugeliu atvejø nustatomas tikslus dirvoþemiomikrobiologinio indikatoriaus maþëjimas, kadmis toksiðkai veikiamikroorganizmø metabolitinius procesus ir mikroorganizmø masës augimà(Liao ir kt., 2005). Veikiant didþiausios koncentracijos (2 mM) Cd 2+ jonais,nustatytas mikroorganizmø kiekio sumaþëjimas tiek rizosferoje, tiekrizoplanoje. Kadmis neigiamai veikia mikroorganizmus dirvoþemyje. Iðmatuotitoksiná kadmio poveiká yra sunku, nes mikroorganizmus ir mikrobiologiniusprocesus lemia ávairûs kadmio junginiai, tai siejama su skirtingø organizmøtolerancija kadmiui ir kadmio antagonizmui su kitais metalais (McGrath, 1999).Išvados. 1. Nustatytas toksiškas Cd 2+ poveikis sëjamojo þirnio augimoparametrams (aukðèiui, antþeminës dalies bei ðaknø sausajai biomasei).2. Iðtirta, kad rizosferos ir rizoplanos mikroorganizmø sudëtis keièiasi nuoCd 2+ jonø koncentracijos substrate.161

Padëka. Dëkojame Lietuvos mokslo ir studijø fondui uþ finansinæ paramàvykdant „APLIKOM“ projektà.Gauta2006 01 15Parengta spausdinti2006 04 18Literatûra1. Baryla A., Carrier P., Franck F., Coulomb C., SahutC., Havaux M. Leaf chlorosis in oilseed rape (Brassica napus) grown on cadmiumpolluted soil: causes and consequences for photosynthesis and growth // Planta. 2001.Vol. 212. P. 606-709.2. Burbulis N., Sliesaravièius A., RamaðkevièienëA., Duchovskis P., Brazaitytë A., Juknys R.,Þukauskaitë I. Root growth of different life forms plants under the effect ofstressors // Horticulture and vegetable growing. 2003. Vol. 22(2). P. 113-123.3. Christine C. C. Cd bioaccumulation in carp (Cyprinus carpio) tissuesduring long-term high exposure: analysis by inductively coupled plasma-massspectrometry // Ecotoxicology and environment safety. 1997. Vol. 38. P. 137-143.4. Curl E. A., Truelove B. The rhizosphere // Springer-Verlag NewYork Inc., New York. 1986.5. Das P., Samantaray S., Rout G. R. Studies on cadmiumtoxicity in plants: a review // Envirnmontal Pollution. 1997. Vol. 98. No. 1. P. 29-39.6. Drazic G., Mihailovic N. Modification of cadmium toxicity insoybean seedlings by salicylic acid // Plant Science. 2005. Vol. 168. P. 511-517.7. Fodor A., Szabo-nagy A., Erdei L. The effects of cadmiumon the fluidity and H + -ATPase activity of plasma membrane from sunflower and wheatroots // Journal of Plant Physiology. 1995. Vol. 14. P. 787-792.8. Foy C. D., Chaney R. L., White V. C. The physiology ofmetal toxicity in plants // Annual Review of Plant Physiology. 1978. Vol. 29. P. 511-566.9. Gianinazzi S., Schuepp H. Impact of orbicular mycorrhizas onsustainable agriculture and natural ecosystems // Birkhauser Verlag, Basel. 1994. 226 p.10. G iller K. E., Witter E., McGrath S. P. Toxicity of heavymetals to microorganisms and microbial processes in agricultural soils // Soil Biologyand Biochemistry. 1998. Vol. 30. P. 1389-1414.11. H ernandez L. E., Cooke D. T. Modifications of the root plasmamembrane lipid composition of cadmium-treated Pisum sativum // Journal ofExperimental Botany. 1997. Vol. 48. P. 1375-1381.12. Y a o H. Y., X u J. M., Huang C. Y. Substrate utilization pattern,biomass and activity of microbial communities in a sequence of heavy metal-pollutedpaddy soils // Geoderma. 2003. Vol. 115. P. 139-148.13. Johansson J. F., Paul L. R., Finlay R. D. Microbialinteractions in the mycorrhizosphere and their significance for sustainable agriculture //FEMS Microbiology Ecology. 2004. Vol. 48. P. 1-13.14. J ose L. M., Teresa H., Aurelia P., Carlos G. Toxicityof Cd to soil microbial activity: effect of sewage sludge addition to soil on the ecologicaldose // Applied Soil Ecology. 2002. Vol. 21. P. 149-158.162

15. L ebeau T., Bagot D., Jezequel K., Fabre B. Cadmiumbiosorbtion by free and immobilized microorganisms cultivated in a liquid soil extractmedium: effect of Cd, pH and techniques of culture. // The Science of the TotalEnvironment. 2002. Vol. 291. P. 73-83.16. L iao Min, Luo Yun-kuo, Zhao Xiao-min, HuangChang-yong. Toxicity of cadmium to soil microbial biomass and its activity:Effect of incubation time on Cd ecological dose in a paddy soil // Journal of ZhejiangUniversity SCIENCE. 2005. Vol. 6B No.5. P. 324-330.17. M cGrath S. P. Adverse effects of cadmium on soils micro flora andfauna // In: McLaughlin M. J., Singh B. R. (Eds.), Developments in Plant and SoilSciences. Vol. 85. Kluwer Academic Publishers, Dordecht. P. 199-218.18. Quariti O., Boussama N., Zarrouk M., Cherif A.,Ghorbal MH. Cadmium and copper induced changes in tomato membranelipids // Phytochemistry. 1997. Vol. 45 P. 1343-1350.19. R obards K., Worsfold P. Cd: toxicology and analysis // A ReviewAnalyst. 1991. Vol. 116. P. 549-568.20. T urnau K., Ryszka P., Gianinazi-Person V., vanTuinen D. Identification of orbicular mycorrhizal fungi in soils and roots of plantscolonizing zinc wastes in southern Poland // Mycorhiza. 2001. Vol. 10. P. 169-174.21. S m i t h S. R. Agricultural Recycling of Sewage Sludge and theEnvironment // CAB International, Wallingford. 1996. P. 119-212.22. d e V e l C., Barea J. M., Arcon-Aquilar C. Diversity oforbicular mycorrhizal fungus populations in heavy-metal-contaminated soils // Appliedand Environmental Microbiology. 1999. Vol. 65. P. 718-723.23. V assilev A. Physiological and agro ecological aspects of cadmiuminteractions with barley plants: an overview // Journal of Central European Agriculture.2002. Vol. 4. No. 1. P. 65-75.24. W eaver R. W., Angle S., Bottomley P., BezdiecekD., Smith S., Tabatabai A., Wollum A., Mickelson S. H.Methods of Soil Analysis. Chemical and Microbiological Properties // MadisonWisconsin (USA). American Society of Agronomy, Inc. 1982. P. 781-1159.163

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 157-164.EFFECT OF CADMIUM TOXICITY ON GROWTH AND ROOTMICROORGANISMS OF PEAS (PISUM SATIVUM L.)R. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius, P. PranaitisSummaryInvestigations were carried out at the Genetic – Biotechnology Laboratory of theLithuanian University of Agriculture in 2005. The object of the work was to test theresponse of seeding pea (Pisum sativum L.) and root microorganisms to differentcadmium concentrations. The test subject was seeding pea (Pisum sativum L.) cultivar‘Ilgia’. The following cadmium (3CdSO 4.8H 2O) concentrations were investigated toestablish the impact: 0.5, 1, 2 mM. After 10 days there were determined the abovegroundand root dry biomass, length and the number of root microorganisms. It wasestablished that in the treatment, involving 0,5 mM Cd 2+ concentration metal ionsstimulated increasing in the contents of pea root microorganisms. But in the treatmentinvolving 2 mM Cd 2+ marked reducing in the content of bacteria and actinobacteria,compared to control. After investigating the influence of different Cd 2+ on peas, it wasdefined, that peas were sensitive to Cd 2+ effect.Keywords: metal toxicity, cadmium, rhizosphere, peas.164

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 165-173.KOMPLEKSINIS UV-B IR OZONO POVEIKIS ÞALIAJAIKREISVEI (CREPIS CAPILLARIS (L.) WALLR.)Vida RANÈELIENË, Regina VYÐNIAUSKIENË,Kazimiera ÐLEKYTË, Auðra RADÞIÛNAITË – PAUKÐTIENËBotanikos institutas, Þaliøjø 49, LT-08406 Vilnius.El. paðtas: vida.ranceliene@botanika.ltIštirtas kompleksinis ozono ir UV-B poveikis modeliniam augalui – þaliajai kreisvei(Crepis capillaris). Augalai padalinti á dvi grupes: vieni penkias paras veikti 3 kJ m -2para -1 UV-B arba 120 µg m 3 7 h para 1 ozonu, kiti tomis paèiomis sàlygomis auginti bejokio poveikio. Po penkiø parø augalai paveikti trigubomis UV-B (9 kJ m -2 para 1 ) arbaozono (360 µg m 3 7 h para 1 ) dozëmis atskirai, o pirminiai adaptuoti prie UV-B arbaozono augalai – ávairiais UV-B ir ozono deriniais: O 3+3O 3; UV-B+3UV-B; O 3 +3UV-B; UV-B+3O 3. Pakartotinio UV-B poveikio trukmë – septynios paros, ozono –penkios paros. Nustatytas þaliosios ir sausosios masës kiekis, lapø plotas, karotinoidøir chlorofilø a ir b, baltymø kiekis lapuose. UVB poveikis ávairiems augalo parametramsbuvo nevienodas: karotinoidø ir chlorofilø a ir b kiekis nepakito, o augalø masë ir lapøplotas sumaþëjo. Gerokai sumaþëjo baltymø kiekis augalø lapuose tik pirmajame etape.UV-B ir ozonui jautriausias yra lapø plotas. Adaptacijos poveikis nustatytas tik ið pradþiøaugalus paveikus UV-B, o paskui ozonu. Ðiomis sàlygomis augalø masë ir lapø plotasnepakito. Tyrimai patvirtino, kad Crepis capillaris yra tinkamas modelinis augalas tirtiUV-B ir ozono sàveikà.Reikšminiai þodþiai: adaptacijos efektas, Crepis capillaris, ozonas, UV-B.Ávadas. Trofosferos ozonas yra vienas ið plaèiausiai pasiskleidusiøfitotoksiniø oro terðalø, ypaè ðalia urbanizuotø rajonø. Jo kiekis kiekvienaismetais 1-2% padidëja (IPCC, 2001). Ozonas ypaè kenkia miðkams (Oksanen irkt., 2003; Bussotti ir kt., 2005), bet manoma, kad ir javø derlius dël toksiniopoveikio sumaþëja 5-15% (US Environmental Protection Agency, 2001).Paraleliai didëja UV spinduliuotë, kuri pasiekia Þemës pavirðiø dël sumaþëjusiostratosferos ozono sluoksnio, ir tai ne maþiau kenkia augalams (Krupa, 2003).Be abejo, abu veiksniai veikia augalà vienu metu, (Schmalwieser ir kt., 2003),taèiau bendras ozono ir UV poveikis augalams vis dar nepakankamai iðtirtas(Thalmair ir kt., 1995; Krupa, 2003; Fujibe ir kt., 2004). Mûsø laboratorijoje(Ranèelienë ir kt., 2004) jau daug metø Saulës UV poveikiui tirti efektyviainaudojamas modelinis augalas þalioji kreisvë (Crepis capillaris (L.) Wallr.),165

taèiau iki ðiol ðis augalas dël maþo chromosomø kiekio buvo naudojamas tikchromosomø struktûrai tirti (Grant, Owens, 1998; Maluszynska ir kt., 2003;Leach ir kt., 2005).Idealu bûtø turëti toká modeliná augalà, kurio citogenetinius pokyèiusmeristeminëse làstelëse bûtø galima palyginti su toksiniu veiksnio poveikiuaugimui, morfogenezei ir biocheminiams ypatumams. Mûsø atlikti tyrimaiparodë, kad þalioji kreisvë yra perspektyvus ðiems tikslams augalas, tik UV-Bpoveikis ávairiems poþymiams (augalo þaliosios ir sausosios masës, karotinoidø,chlorofilø a ir b, baltymø kiekiui lapuose, superoksido dismutazës aktyvumui)reiðkësi labai nevienodai (Ranèelienë ir kt., 2005). Tai nustatyta ir tiriant kitusaugalus. Be to, poveiká ávairioms augalo savybëms labai lemia genotipas (Raoir kt., 1996; Kakani ir kt., 2003). Panaði priklausomybë nustatyta ir ozonui(Rao ir kt., 1996; Scebba ir kt., 2006; Crous ir kt., 2006). Nors UV-B ir ozonobendro poveikio tyrimai negausûs, taèiau tuose darbuose, kuriuose tirti ávairûsaugalo poþymiai (Krupa, 2003), bendras ozono ir UV-B poveikis reiðkësinevienodai. Be to, nustatyta priklausomybë nuo augalo rûðies ir genotipo(Krupa, 2003; Fujibe ir kt., 2004).Tyrimø tikslas – nustatyti, kaip maþesnës ozono arba UV-B dozës turireikðmës pakartotiniam poveikiui vienu ðiø dviejø fitotoksiniø veiksniø,iðaiðkinti jautriausius kreisvës poþymius ir pagrásti ðio augalo tinkamumà ozonoir UV-B sàveikai tirti.Eksperimentinë medþiaga ir metodai. Þaliosios kreisvës (Crepis capillaris(L.) Wallr.) sëklos uþaugintos Botanikos instituto (BI) Làsteliø inþinerijoslaboratorijoje (LIL). Augalai iki dviejø savaièiø auginti LIL fitotrone, paskuiperkelti á Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës instituto fitotronà. Auginimoreþimas: 16/8 val. fotoperiodas; 21/17 C dienos/nakties temperatûra. Augalaipadalyti á nevienodo dydþio grupes: neveikti ozonu ar UV-B; penkias parasveikti 3 kJ m -2 para -1 UV-B arba 120 µg m -3 ozonu, 7 val. per parà. Antrajameetape pirmoji augalø dalis padalyta á tris grupes: kontrolinæ – nepaveikti augalai;paveikti triguba UV-B (9 kJ m -2 p -1 ) arba ozono (360 µg m -3 ) doze, 7 val. perparà. Antroji adaptuotø prie UV-B arba ozono augalø grupë irgi paveikta tøpaèiø trigubø doziø ávairiais deriniais, pirmàjá poveiká suderinus su antruoju:UV-B+3UV-B; O 3+3O 3; UV-B+3O 3; O 3+3UV-B. Antrajame etape UV-Bekspozicija – septynios dienos, ozono – penkios dienos, po 7 val. per parà.Lapø plotui nustatyti augalai skenuoti ir naudota SigmaScan Pro (JandelScientific Software) programa. Tø paèiø augalø nustatyta þalioji ir sausoji masë.Karotinoidø ir chlorofilø a ir b kiekis nustatytas 100% acetonespektrofotometru, bangos ilgiai – 662, 644 ir 440,5 nm. Baltymø kiekis lapuosenustatytas pagal Bradfordà (1976). Statistinë analizë atlikta naudojantMS Exel 2003 (Microsoft Corporation) programà.Rezultatai. Augalø reakcija á ozonà ir UV-B pastebimai keitësi pagalamþiø, nors antrà kartà augalai tirti vos po septyniø parø. Labai skyrësi netgikontroliniai, be jokio poveikio augalai. Per septynias dienas augalai gerokaiûgtelëjo, todël suprantami masës (1 pav.) ir lapø ploto (2 pav.) skirtumai,166

taèiau kontroliniai augalai skyrësi ir pagal chlorofilo (3 pav.) bei baltymø(4 pav.) kieká.Þalioji biomasëFresh weight, mgSausoji biomasëDry weight, mg60050040030020010006543210KKabUVBO3AdaptacijaAdaptationUVBO3AdaptacijaAdaptationK+KK+3O31 pav. Kompleksinis UV-B ir ozono poveikis Crepis capillaris augalø þaliajai (a)ir sausajai (b) masei. Adaptacija – 5 paros 3 kJ m -2 p -1 UV-B arba 120 µg m -3 ozonoaplinkoje. Poveikis be adaptacijos – ekspozicija tik 9 kJ m -2 p -1 UV-B arba tik 360µg m -3 O 3; K ir K+K – kontroliniai augalai, auginti tomis paèiomis sàlygomis, bepoveikio; O 3+3O 3ir UV+3O 3– O 3dozë po adaptacijos - 360 µg m -3 (3O 3);O 3+3UV ir UV+3UV – UVB dozë po adaptacijos – 9 kJ m -2 p -1 (3UV)Fig. 1. Complex effect of UV-B and ozone on plant weight of Crepis capillaris plants. Foradaptation an exposure was 5 days to 3 kJ m -2 d -1 UV-B or to 120 µg m -3 for 7 h d -1 O 3.Treatment without adaptation – exposure only to 9 kJ m -2 d -1 to UV-B (K+UVB) or only to 360µg m -3 for 7 h d -1 O 3(K+3O 3); K and K+K control plants, grown in the same conditionswithout any treatment; O 3+3O 3and UV+3O 3– O 3dose after adaptation 360 µg m -3 (3O 3);O 3+UV and UV+UV – UV dose after adaptation – 9 kJ m -2 d -1 (3UV)Chlorofilo kiekis gerokai padidëjo, o baltymø sumaþëjo. Karotinoidøkiekis kontroliniuose augaluose esminiai nesiskyrë (3 pav.).Ozono ir UV-B antrojo matavimo (po 7 parø) rezultatams turëjo reikðmësne tik augalø amþius, bet ypaè tai, kad ðiuo septyniø parø laikotarpiu augalaigavo trigubai didesnæ ozono ir UV-B paros dozæ. Be to, ir poveikio trukmëskyrësi. Pirmàjá kartà augalai analizuoti po penkiø parø poveikio, o antràjá kartà– po septyniø parø. Nepaisant augalø amþiaus ir poveikio doziø skirtumø, kaiK+3UVBBe adaptacijosWithout adaptationK+KK+3O 3K+3UVBe adaptacijosWithout adaptationO 3 +3O 3O3+3O3O3+3UVBUVB+3UVBPo adaptacijosAfter daptationO3+3UVBUVB+3UVBPo adaptacijosAfter daptationUVB+3O3UVB+3O 3167

kurios iðvados apie UV-B ir ozono poveiká buvo panaðios. Abiem kartais poUV-B arba ozono poveikio gerokai sumaþëjo þaliosios masës kiekis (1 pav., a).Kai paveikta tik vienu kuriuo veiksniu, UV-B ar O 3, atskirai, sausosiosmasës kiekis labai sumaþëjo tik jaunesniøjø augalø, nors jie buvo paveiktitrigubai maþesnëmis UV-B ir ozono dozëmis. Senesniøjø augalø sausosiosmasës skirtumai buvo paklaidos ribose (1 pav., b).Labai jautrus rodiklis UV-B ir ozono poveikiui yra lapø plotas (2 pav.).Paveiktø ozonu augalø lapø plotas sumaþëjo netgi ðiek tiek labiau negu taiatsitiko dël UV-B poveikio. Be to, toks UV-B ir ozono poveikis lapø plotuinustatytas abu kartus matuojant augalus.Lapø plotasLeaves area, mm²40003500300025002000150010005000KUVBO3AdaptacijaAdaptationK+KK+3O3K+3UVBBe adaptacijosWithout adaptationO 3 +3O 3O3+3UVBUVB+3UVBPo adaptacijosAfter daptationUVB+3O 32 pav. Kompleksinis UV-B ir ozono poveikis Crepis capillaris augalø lapøplotui. Adaptacija – 5 paros 3 kJ m -2 p -1 UV-B arba 120 µg m -3 ozono aplinkoje.Poveikis be adaptacijos – ekspozicija tik 9 kJ m -2 p -1 UV-B arba tik 360 µg m -3 O 3;K ir K+K – kontroliniai augalai, auginti tomis paèiomis sàlygomis, be poveikio;O 3+3O 3ir UV+3O 3– O 3dozë po adaptacijos - 360 µg m -3 (3O 3); O 3+3UV irUV+3UV – UVB dozë po adaptacijos – 9 kJ m -2 p -1 (3UV)Fig. 2. Complex action of UV-B and ozone on leaf area of Crepis capillaris plants. Foradaptation an exposure was 5 days to 3 kJ m -2 d -1 UV-B or to 120 µg m -3 for 7 h d -1 O 3.Treatment without adaptation – exposure only to 9 kJ m -2 d -1 to UV-B (K+UVB) or only to360 µg m -3 for 7 h d -1 O 3(K+3O 3); K and K+K control plants, grown in the same conditionswithout any treatment; O 3+3O 3and UV+3O 3– O 3dose after adaptation 360 µg m -3 (3O 3);O 3+UV and UV+UV – UV dose after adaptation 9 kJ m -2 d -1 (3UV)Pigmentø kiekis po poveikio UV-B, palyginus su kontroliniais augalais,esminiai nepakito. Tik didesne ozono doze paveiktuose augaluose chlorofiloir karotinoidø kiekis ðiek tiek sumaþëjo (3 pav.)Baltymø kiekis jaunesniuose augaluose po UV-B ir ozono poveikiosumaþëjo. Ozono poveikis buvo ðiek tiek stipresnis. Kitokie rezultatai gauti poseptyniø parø. Nepaisant trigubai didesnës UV-B ir ozono doziø ir ilgesnësaugalø ekspozicijos, jokiø ðiø veiksniø poveikio baltymø kiekiui nenustatyta(4 pav.).168

2,0Cha +ChbKarotinoidai / CarotinoidesPigmentaiPigments, mg g -1 f.w.1,51,00,50KUVBO3AdaptacijaAdaptationK+KK+3O3Pav. 3. Kompleksinis UV-B ir ozono poveikis pigmentø koncentracijaiCrepis capillaris augalø lapuose. Pigmentai mg g -1 þ. m.; Cha – chlorofilas a; Chbchlorofilas b; þ.m. – þalioji masë; adaptacija – 5 paros 3 kJ m -2 p -1 UV-B arba 120µg m -3 ozono aplinkoje. Poveikis be adaptacijos – ekspozicija tik 9 kJ m -2 p -1 UV-Barba tik 360 µg m -3 O 3; K ir K+K – kontroliniai augalai, auginti tomis paèiomissàlygomis, be poveikio; O 3+3O 3ir UV+3O 3– O 3dozë po adaptacijos – 360 µg m -3(3O 3); O 3+3UV ir UV+3UV – UVB dozë po adaptacijos – 9 kJ m -2 p -1 (3UV)Fig. 3. Complex action of UV-B and ozone on pigment concentration in leaves of Crepiscapillaris plants. Pigments mg g -1 f.w.; Cha – chlorophyll a; Chb – chlorophyll b; f.w. – freshweight; treatment without adaptation – exposure only to 9 kJ m -2 d -1 to UV-B (K+UVB) or onlyto 360 µg m -3 for 7 h d -1 O 3(K+3O 3); K and K+K control plants, grown in the same conditionswithout any treatment; O 3+3O 3and UV+3O 3– O 3dose after adaptation 360 µg m -3 (3O 3);O 3+UV and UV+UV – UV dose after adaptation – 9 kJ m -2 d -1 (3UV)Ádomiausia, kaip iðankstinis poveikis trigubai maþesnëmis dozëmis turëjoreikðmës pakartotiniam poveikiui trigubai didesnëmis ozono ir UV-B dozëmis.Rezultatus labai aiðkiai lëmë pasirinkti deriniai. Þaliosios masës kiekisO 3+3O 3; UV-B+3O ; UV-B+3UV-B deriniuose, lyginant su vienu kuriuo ið3veiksniø - K+3O 3arba K+3UV-B, labai nedaug sumaþëjo. Kiek labiau sumaþëjosausosios masës kiekis, ypaè O 3+3UV-B derinyje, o dar daugiau – UV-B+3UV-B (1 pav.).Netikëtas buvo UV-B+3O 3derinio poveikis. Þaliosios masës kiekis, norsvisiðkai neprilygo kontroliniø augalø masei, bet gerokai priartëjo prie ðiolygmens, ir augalai buvo sunkesni uþ paveiktus tik vienu ið tirtø veiksniø:UV-B (K+3UV-B) arba tik ozonu (K+ 3O 3). Sausosios masës kiekiu ðio derinioaugalai susilygino su kontroliniais (1 pav.).Tai neatsitiktinis rezultatas, nes panaðûs yra ir lapø ploto matavimoduomenys (2 pav.). Po poveikio UV-B deriniu, o paskui 3O 3,augalø lapø plotasprilygo kontroliniø augalø lapø plotui. Lapø plotas kituose deriniuose (O 3+3O 3;O 3+3UV-B arba UV-B+3UV-B) esminiai nesiskyrë nuo poveikio tikUV-B (K+3UV-B) arba tik ozonu (K+3O 3).Pigmentams didesnës átakos preadaptacija turëjo tik O 3+3O 3derinyje:pastebimai sumaþëjo chlorofilo, karotinoidø kiekis, palyginus su paveiktaistokia paèia vienkartine O 3doze (K+ 3O 3, 3 pav.) augalais. Baltymø kiekiuiK+3UVBBe adaptacijosWithout adaptationO3+3O3O3+3UVBUVB+3UVBPo adaptacijosAfter daptationUVB+3O3169

preadaptacija prie ozono arba UV-B jokio poveikio nedarë, kaip ir tokiø paèiødoziø vien tik ozono (K+3O 3) arba vien tik UV-B (K+3UV-B) poveikis(4 pav.)6Baltymas biomasësProtein, mg g -1 ,f.w .453210KUVBAdaptacijaAdaptationO3K+KK+3O3K+3UVBBe adaptacijosWithout adaptationO3+3O3O3+3UVBUVB+3UVBPo adaptacijosAfter daptationUVB+3O34 pav. Kompleksinis UV-B ir ozono poveikis baltymø kiekiui Crepis capillarisaugalø lapuose, mg g -1 þaliosios biomasës. Adaptacija – 5 paros 3 kJ m -2 p -1 UV-Barba 120 µg m -3 ozono aplinkoje. Poveikis be adaptacijos – ekspozicija tik9 kJ m -2 p -1 UV-B arba tik 360 µg m -3 O 3; K ir K+K – kontroliniai augalai, augintitomis paèiomis sàlygomis, be poveikio; O 3+3O 3ir UV+3O 3– O 3dozë poadaptacijos - 360 µg m -3 (3O 3); O 3+3UV ir UV+3UV – UVB dozë po adaptacijos –9 kJ m -2 p -1 (3UV)Fig. 4. Complex action of UV-B and ozone on protein content in the leaves of Crepis capillarisplants. Protein, mg g -1 f.w.; f.w. – fresh weight. Treatment without adaptation – exposure only to9 kJ m -2 d -1 to UV-B (K+UVB) or only to 360 µg m -3 for 7 h d -1 O 3(K+3O 3); K and K+Kcontrol plants, grown in the same conditions without any treatment; O 3+3O 3and UV+3O 3–O 3dose after adaptation 360 µg m -3 (3O 3); O 3+UV and UV+UV – UV dose after adaptation –9 kJ m -2 d -1 (3UV)Iðankstinis ozono arba UV-B poveikis ávairiems augalo poþymiams reiðkësilabai nevienodai.Aptarimas. Atlikti kreisvës (C. capillaris) tyrimai gana átikinamai parodëUV-B ir ozono bei jø deriniø poveiká. Ðiø veiksniø sukeltà efektà lemia pagalkoká rodiklá vertinamas efektas. Tai sutampa su mûsø ankstesniojo darbo(Ranèelienë ir kt., 2005) ir kitø publikuotø darbø (Rao ir kt., 1996; Oksanen irkt., 2003; Frohnmeyer, Staiger, 2003; Kakani ir kt., 2003; Turunen, Latola,2005) iðvadomis. Mûsø ir dar kitø autoriø padaryta iðvada pasitvirtino(Ranèelienë ir kt., 2005), kad lapø plotas yra jautriausias UV-B poveikiuirodiklis. Ðiame darbe árodyta, kad ozonui bei UV-B ir ozono deriniamsjautriausias lapø plotas. Pokyèius, kurie atsiranda chroniðkai ilgesná laikà(12 parø) veikiant augalus toksiniu veiksniu, reikia vertinti kaip augaloprisitaikymà prie nepalankaus veiksnio (Rao ir kt., 1996; Krupa, 2003; Ashmore,2005; Kangasjärvi ir kt.,2005), pasireiðkiantá pigmentø sintezæ vykdanèiøstruktûrø ir paþeistø membranø atkûrimu (Oksanen ir kt., 2003; Bussotti ir kt.,2005). Gali bûti aktyvinami signaliniø baltymø sintezës (Booker ir kt., 2004) ir170

PR (Pathogenesis Related) genai ir didesnë PR-baltymø, kaip antaiß-1,3glukanazës ir chitinazës, sintezë (Thalmair ir kt.,1995) ir netgi indukuotashiperjautri reakcija, kurios paskirtis lokalizuoti þalingojo poveikio plitimà augaloaudiniuose ir organuose (Bussotti ir kt., 2005). Vienas ið tokios reakcijos galutiniøpasireiðkimø – programuota dalies audinio làsteliø þûtis (Kangasjärvi ir kt.,2005).Daþniausiai pasireiðkia daugybinë reakcija (Oksanen ir kt., 2003; Turunen,Latola, 2005). Ðiuo metu nustatyta, kad á ávairius stresus augalas reaguoja ganapanaðiai (Krupa, 2003; Fujibe ir kt., 2004). Taip reikëtø vertinti ir UV-B irozono paveiktø augalø lapø ploto maþëjimà bei sausosios masës santykinádidëjimà. Ðie pokyèiai primena augalo reakcijà á sausrà. Lapø pokyèiai(sumaþëjæs plotas) yra svarbi reakcijos á UV-B arba ozono poveiká dalis. Augalassumaþina lapø plotà, kad bûtø maþesnis kontaktas su nepalankiais veiksniais.Tai bûdinga sausrai, bet ne ðalèiui (Frohnmeyer, Stager, 2003; Fujibe ir kt.,2004). Ádomu, kad, paveiktø augalø UV-B, o paskui ozonu (3O 3) lapø plotasnepakito. Tai galima paaiðkinti apsauginës reakcijos genø aktyvinimu ir á ozonobei UV-B poveiká bendrais sàlyèio taðkais, kurie vienodai svarbûs ir adaptacijaiprie UV-B ir ozono. Kita vertus, reakcijos pobûdá á nepalankius aplinkosveiksnius, tarp jø ir á ozonà bei UV-B, lemia augalo rûðis ir genotipas (Fujibeir kt., 2004). Taip galima vertinti lapø pigmentø tyrimo rezultatus. Kitø autoriøduomenimis, pigmentø sintezë yra labai jautrus poþymis (Krupa, 2003;Frohnmeyer, Stager, 2003; Kakani ir kt., 2003; Bussotti ir kt., 2005). Kreisveiðis rodiklis neefektyvus, bet labai gerai UV-B ir ozono poveiká atspindi lapøplotas. Pagal já galima spræsti ne tik apie UV-B ir ozono, bet ir apiepreadaptacijos poveiká.Išvados. 1. Þalioji kreisvë (Crepis capillaris) yra geras modelinis augalasvisapusiðkai ávertinti augalø reakcijà á ozono, UV-B ir kitø sukelianèiø stresàveiksniø poveiká.2. UV-B, ozono ir preadaptacijos poveikis nevienodai pasireiðkia ávairiemskreisvës poþymiams. Jautriausias poþymis yra lapo plotas.Pastaba. Ðis darbas buvo remiamas Lietuvos valstybinio mokslo ir studijøfondo programos „APLIKOM“.Gauta2006 01 23Parengta spausdinti2006 04 25Literatûra1. Ashmore M. R. Assessing the future global impacts of ozone onvegetation // Plant, Cell and Environment. 2005. Vol. 28. P. 949-964.2. Booker F. L., Burkey K. O., Overmyer K., Jones A.M. Differential responses of G-protein Arabidopsis thaliana mutants to ozone // NewPhytologist. 2004. Vol. 162. P. 633-641.3. Bradford M. N. A rapid and sensitive method for the quantification ofmicrogram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding //Analytical Biochemistry. 1976. Vol. 72. P. 248-257.171

4. Bussotti F., Agati G., Desotgiu R., Matteini P.,Tani C. Ozone foliar symptoms in woody plant species assessed with ultrastructureand fluorescence analysis // New Phytologist. 2005. Vol. 166. P. 941-955.5. Crous K. Y., Vandermeiren K., Ceulemans R.Physiological responses to cumulative ozone uptake in two white clover (Trifoliumrepens L. cv. Regal) clones with different ozone sensitivity // Environmental Pollution.2006 (In press).6. Frohnmeyer H., Staiger D. Ultraviolet-B radiation-mediatedresponses in plants. Balancing damage and protection // Plant Physiology. 2003. Vol.133.P. 1420-1428.7. Fujibe T., Saji H., Arakawa K., Yabe N., TakeuchiY., Yamamoto K. T. A methyl viologen-resistant mutant of Arabidopsis whichis allelic to ozone-sensitive rcd1, is tolerant to supplemental ultraviolet-B irradiation //Plant Physiology. 2004. Vol. 134. P. 275-285.8. I P C C. A report of working group 1 of the Intergovernmental Panel on ClimateChange. 2001. //http://www.icpp.ch9. Grant W. F., Owens E. Chromosome aberration assays in Crepis forthe study of environmental mutagens // Mutation Research. 1998. Vol. 410. P. 291-307.10. K akani V. G., Reddy K. R., Zhao D., Sailaja K. Fieldcrop response to ultraviolet-B radiation: a review // Agricultural and Forest Meteorology.2003. Vol. 120. P. 191-218.11. K angasjärvi J., Jaspers P., Kollist H. Signaling and celldeath in ozone-exposed plants // Plant, Cell and Environment. 2005. Vol. 28. P. 1021-1036.12. K rupa S. V. Joint effect of elevated levels of ultraviolet-B radiation,carbon dioxide and ozone on plants // Journal of Photochemistry and Photobiology.2003. Vol. 78. N 6. P. 535-542.13. Leach C. R., Houben A., Field B., Pistrick K.,Demidov D., Timmis J. N. Molecular evidence for transcription ofB chromosome ribosomal RNA genes in Crepis capillaris // Genetics. 2005. Vol.171.P. 269-278.14. M aluszynska J., Jachimiuk J., Wolny E. Chromosomalaberrations in Crepis capillaris cells detected by FISH // Folia Histochemica etCytobiologica. 2003. Vol. 41. P. 101-104.15. Oksanen E., Häikiö E., Sober J., Karnosky D.F.Ozone-induced H 2O 2accumulation in field grown aspen and birch is linked to foliarultrastructure and peroxisomal activity // New Phytologist. 2003. Vol. 161. P. 791-799.16. R anèelienë V., Ðlekytë K., Cieminis K. Evolution ofsolar UV damage to Crepis capillaris by chromosome aberrations test // EnvironmentalToxicology. 2004. Vol. 19. P. 442-444.17. R anèelienë V., Vyðniauskienë R., Janèys Z.,Ðlekytë K. Action of UVB on Crepis capillaris (L.) Wallr. plants in controlledenvironmental conditions // Biologija. 2005. N. 3. P. 74-80.18. R a o M., P aliyath G., Ormrod D. P. Ultraviolet-B and ozoneinducedbiochemical changes in antioxidant enzymes of Arabidopsis thaliana // PlantPhysiology. 1996. Vol. 110. P. 125-136.19. S cebba F., Giuntini D., Castagna A., Soldatini G.,Ranieri A. Analyzing the impact of ozone on biochemical and physiologicalvariables in plant species belonging to natural ecosystems // Environmental andExperimental Botany. 2006 (In press).172

20. S chmalwieser A. W., Schauberger G., Janouch M.Temporal and spatial variability of total ozone content over Central Europe: analysis inrespect to the biological effect on plants // Agriculture and Forest Meteorology. 2003.Vol.120 P. 9-26.21. T h a l m air M., Bauw G., Thiel S., Döhring T.,Langebartels C., Sandermann H. Ozone and ultraviolet B effects ondefence-related proteins ß-1,3 glucanase and chitinase in tobacco // Journal of PlantPhysiology. 1995. Vol. 148. P. 222-228.22. Turunen M., Latola K. UV-B radiation and acclimation intimberline plants // Environmental Polution. 2005. Vol.137. N 3. P. 390-403.23. U S Environmental Protection Agency. Air quality criteria for ozone andother photochemical oxidants. 2001. Vol. 111.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 165-173.COMPLEX ACTION OF UV-B AND OZONE ON CREPIS CAPILLARIS(L.) WALLR.V. Ranèelienë, R. Vyðniauskienë, K. Ðlekytë, A. Radþiûnienë-PaukðtienëSummarySeparate and complex effect of UV-B and ozone has been investigated on modelplant Crepis capillaris. Plants were divided into two groups. Plants of the first group wereexposed preliminary for five days to 3 kJ m -2 d -1 UV-B or to 120 µg m -3 for 7 h d -1 ozone.The other plants were grown in the same conditions without any treatment. After thatplants were exposed for seven days to the triple dose of UV-B or for five days – to thetriple dose of ozone, alone or in various combinations with preliminary exposed to UV-B or ozone plants in the next treatments: O 3+3O 3; UV-B+3UV-B; O 3+3UV-B; UV-B+3O 3. Concrete dose for UV-B was 9kJ m -2 d -1 and for ozone–360 µg m -3 for 7 h d -1 .Different parameters were examined: fresh and dry weight, leaf area, concentrations ofchlorophylls a and b, carotenoids and protein in leaves. It allowed to choose the mostsensitive parameter for investigation of UV-B and ozone effect separately or in variouscombinations. The effect of ozone and UV-B on various parameters was different.After treatment with UV-B or ozone the fresh weight and leaf area decreased while theconcentrations of chlorophyll a and b or carotenoids were about at the same level as incontrol plants. Significant decrease of protein concentration was fixed only after thefirst stage of exposure with separate UV-B or ozone. The most sensitive parameter toUV-B, ozone or complex exposure in various combinations was the leaf area. Thesignificant decrease in leaf area observed after UV-B or ozone treatment. Adaptationeffect has been fixed only in combination of preliminary exposure to UV-B with followingexposure to ozone: plant weight reached the control level and leaf area parameter waseven slightly higher. Investigations show that Crepis capillaris is useful model plant forinvestigation of complex interactions of various environmental factors.Key words: adaptation effect, Crepis capillaris, complex effect, ozone, UV-B.173

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 174-182.AZOTO IR SIEROS POVEIKIS VASARINIØ KVIEÈIØSAUSOSIOS MASËS PRIEAUGIUI IR LAPØ PLOTUIGintaras ŠIAUDINIS, Sigitas LAZAUSKASLietuvos þemdirbystës institutas. LT-58343 Akademija, Dotnuvos sen.,Këdainiø r.El. paðtas: sgintaras@lzi.lt; sigislaz@lzi.ltPastaraisiais deðimtmeèiais Lietuvoje padaþnëjusiø sausringø laikotarpiø átakavasariniø kvieèiø produktyvumui, ypaè mitybos azotu ir siera aspektu, maþai tyrinëta.Azoto ir sieros átaka vasariniø kvieèiø sausøjø medþiagø ir lapø ploto prieaugiui tirta2003-2005 m. Lietuvos þemdirbystës institute. Lauko bandymai atlikti pagal dviejøveiksniø schemà, kurioje buvo trys træðimo azotu (0, 60, 120 kg ha -1 ) bei trys træðimosiera (0, 15, 30 kg ha -1 ) lygiai. Vasariniø kvieèiø vegetacijos metu kas savaitæ ið keturiøvariantø (N 0S 0, N 0S 30, N 120S 0ir N 120S 30) kiekvieno laukelio 0,125 m 2 ploto buvo išrautivisi augalai sausøjø medþiagø masei ir lapø plotui nustatyti.Sausosios masës prieaugio ir lapø ploto rodikliams didþiausià teigiamà átakà darëazotas, neigiamà – sausringi laikotarpiai. Sieros ir azoto sieros sàveika daugeliu atvejøbuvo nereikðminga. Palankiais, drëgnais ir vësiais, 2004 m. nustatytas didþiausias azototràðø poveikis vasariniø kvieèiø sausajai masei ir lapø plotui. Netræðtiems azoto tràðomisvasariniams kvieèiams meteorologiniø sàlygø átaka buvo maþesnë. Sausosios masësprieaugio priklausomybë nuo aktyviø temperatûrø sumos visais tyrimø metais, nepaisantsausringø laikotarpiø, buvo artima tiesinei. Kad augaluose susikauptø toks pats sausøjømedþiagø kiekis, 2003 ir 2005 m. su sausringais laikotarpiais reikëjo didesnës aktyviøtemperatûrø sumos negu 2004 m.Reikšminiai þodþiai: azotas, lapø plotas, krituliai, sausoji masë, sausringumas,siera, temperatûra.Ávadas. Lietuva yra vidutinio klimato juostoje, kuriai bûdingas drëgmësperteklius, o reikðmingas drëgmës trûkumas nedaþnas reiðkinys. Taèiaupasaulinio klimato pokyèiai vyksta ir Lietuvoje, ypaè padaþnëjo sausringø vasarø,kuriø metu augalams tenka augti drëgmës trûkumo ir aukðtos oro temperatûrossàlygomis. Nuo praëjusiojo amþiaus septintojo deðimtmeèio oro temperatûravasarà labai kinta, o kas antra ar treèia vasara bûna labai ðalta arba karðta(Bukantis, 2001). Padaþnëjo metø, kai augalai auga drëgmës trûkumo ir aukðtosoro temperatûros sukelto streso sàlygomis. Sausra ir aukðta temperatûradaþniausiai bûna vienu metu, taèiau vienuose regionuose tik epizodiðkai, okituose nuolat (Gusta, Chen, 1987). Nuo sausros ir aukðtos temperatûroslabiausiai nukenèia fotosintezës procesai, sumaþëja kvieèiø produktyvumas(Shah, Paulsen, 2003).174

Pakankamos drëgmës sàlygomis svarbiausias kritinis augalø produktyvumàribojantis veiksnys yra azotas. Trûkstant ðio biogeninio elemento, sumaþëjalapø plotas ir azoto koncentracija, kas neigiamai paveikia fotosintezës aktyvumà(Ortiz-Monasterio, 2002). Neigiamos átakos augalui gali turëti ir kitø biogeniniøelementø, tarp jø sieros, trûkumas. Daug tyrëjø pastebëjo azoto ir sieros sàveikà.Tai lemia dirvoþemyje esanèiø augalams pasisavinamos formos elementø kiekis(Fotyma ir kt., 1997; Chomenko, 1983). Lietuvoje atlikta nemaþai tyrimø irnustatyta azoto átaka javø derliui bei jo struktûros elementams (Ðiuliauskas irkt., 1997). Sieros ir jos sàveikos su azotu átaka vasariniø kvieèiø sausøjø medþiagøprieaugiui ir lapø plotui Lietuvoje netirta. Besikeièianèio klimato poveikisvasariniø kvieèiø produktyvumui dël mitybos azotu ir siera Lietuvoje ið visoneanalizuotas. Ðalyse, kur vyrauja sausesnis klimatas, azoto mitybos specifikadrëgmës trûkumo ir aukðtos oro temperatûros sàlygomis labiau iðtirta (Gagianas,Papakosta, 1991; Johnson, Fowler, 1991) Vidutinio klimato sàlygomis atliktityrimai rodo, kad, prognozuojant kvieèiø sausosios masës prieaugá, reikiaatsiþvelgti ne tik á metø meteorologines sàlygas, bet ir mitybos azotu sàlygas(Zerche, Hecht, 1999). Mitybos siera ir jos sàveikos su azotu reikðmë minëtuaspektu menkai tyrinëta. 2003 ir 2005 m. Vidurio Lietuvoje vasariniø kvieèiøvegetacijos metu buvo sausringi laikotarpiai, kuriø metu gauti lauko bandymørezultatai rodo, koká poveiká augimo rodikliams daro drëgmës trûkumas .Darbo tikslas – ávertinti, kokià átakà skirtingomis meteorologinëmissàlygomis vasariniø kvieèiø sausosios masës ir lapø ploto prieaugiui turi azotasir siera.Tyrimø objektas ir metodai. Vasariniai kvieèiai ‘Munk’ tirti 2003-2005 m.Lietuvos þemdirbystës institute. Dirvoþemis – karbonatingas glëjiðkas rudþemis(Endocalcari-Endohypogleyic Cambisol) lengvas priemolis. Armuo – pH KCl5,8-6,9, organinës anglies – 0,73-1,34%, suminio azoto – 0,10-0,16%, suminës sieros– 105-245 mg kg -1 , judriojo fosforo (P 2O 5) – 102-185 mg kg -1 , judriojo kalio(K 2O) – 135-200 mg kg -1 (AL-metodas). Dirvoþemio 0-40 cm sluoksnyjenitratinio azoto – 5,1-7,6 mg kg -1 , amoniakinio azoto – 2,8-3,3 mg kg -1(kolorimetrinis metodas), judriosios sieros – 0,58-4,8 mg kg -1 . Pagal ðiuo metuLietuvoje taikomà klasifikacijà (Adomaitis ir kt., 1998), dirvoþemyje buvo maþaimineralinio azoto ir judriosios sieros.Lauko tyrimai atlikti pagal dviejø veiksniø schemà, kurioje buvo po trisazoto (0, 60, 120 kg ha -1 ) ir sieros (0, 15, 30 kg ha -1 ) træðimo lygius. Azotasiðbertas prieð sëjà amonio salietros, siera – kalio sulfato formos. Amofosu irkalio chloridu træðta, kad augalai apsirûpintø fosforu bei kaliu, kad suvienodëtømaisto medþiagø kiekis skirtingø variantø laukeliuose.Vasariniø kvieèiø vegetacijos metu kas savaitæ ið keturiø variantø (N 0S 0,N 0S 30, N 120S 0ir N 120S 30) kiekvieno laukelio 0,125 m 2 ploto iðrauti visi augalaisausøjø medþiagø masei ir lapø plotui nustatyti. Pavyzdþiai imti krûmijimosipradþioje (DK 21-22), bamblëjimo pradþioje (DK 31-33), bamblëjimo pabaigoje(DK 37-39), vamzdelëjimo (DK 41-43), plaukëjimo (DK 53-55), þydëjimo(DK 67-69) ir pieninës brandos (DK 73-75) (iðskyrus 2003 m.) tarpsniais. Lapøplotas nustatytas universalia lapø matavimo programa „WinFOLIA 7,0“.175

Sausosios medþiagos iðtirtos augalus išdþiovinus 105°C temperatûroje.Tyrimø rezultatai apskaièiuoti pritaikius dviejø veiksniø dispersinës analizësvariantà. Esmingumui nustatyti naudotas F kriterijus. Pagal ðá kriterijønustaèius, kad yra esminiø skirtumø, tarp dviejø variantø esmingumui ávertintiapskaièiuotas maþiausias esminis skirtumas – R 05(Petersen, 1994). Koreliacinëregresinëanalizë atlikta „STATISTICA“ programa (SAS Inc., 1987).Meteorologinës vasariniø kvieèiø augimo sàlygos apibûdintos pagalDotnuvos agrometeorologinës stoties duomenis. Drëgmës reþimui ávertintiapskaièiuotas hidroterminis koeficientas (toliau – HTK) pagal G. Selianinovà,panaudojus èekø mokslininkø rekomenduotà skalæ: (Coufal, 1987):HTK≤1,0 – sausa;HTK=1,0-1,3 – vidutiniškai sausa;HTK=1,3-1,6 – optimaliai drëgna;HTK≥1,6 – drëgna.Rezultatai. Vasariniø kvieèiø mitybos azotu lygis tyrimø metais daþniausiaibuvo labai reikðmingas tiek sausosios masës, tiek ir lapø ploto atþvilgiu. Sierospoveikis buvo maþesnis, ir statistiðkai esmingi skirtumai tarp skirtingai sieraaprûpintø augalø nustatyti tik 2005 m. Esmingos azoto ir sieros sàveikos, iðskyruskelis atvejus, nenustatytos, todël galima analizuoti azoto ir sieros poveikáatskirai.Vasariniø kvieèiø antþeminë masë 2003 ir 2004 m. azotu patræðtuoselaukeliuose jau nuo ankstyvø augimo tarpsniø buvo didesnë (atitinkamai –31-52 ir 25-52%) negu netræðtuose laukeliuose (1 lentelë). Ðis skirtumas iðlikoper visà vegetacijà. 2005 m. skirtumas tarp azotu træðtø ir netræðtø laukeliø(7-26%) buvo maþesnis negu kitais metais ir dël didelës poþymio variacijosstatistikai nepatikimas 95% tikimybës lygiu.1 lentelë. Azoto tràðø átaka vasariniø kvieèiø vieno augalo antþeminësdalies sausajai masei skirtingais augimo tarpsniais, gTable 1. Effect of nitrogen fertilisation on spring wheat above ground dry mass (g) perplant at different growth stagesDotnuva, 2003-2005 m.Azoto tr¹šos Augimo tarpsnis pagal BBCH skalê / Growth stage according to BBCH scaleNitrogen fertilization 21-22 31-33 37-39 41-43 53-55 67-69 73-752003 m.N 0 - 0,28 0,79 1,29 1,59 2,42 -N 120 - 0,42* 1,20* 1,69* 2,22* 3,31* -2004 m.N 0 0,08 0,29 0,64 0,66 1,07 1,73 2,52N 120 0,10* 0,46** 0,88 1,00* 1,35 2,20 3,55*2005 m.N 0 0,11 0,23 1,27 1,44 1,59 2,82 4,24N 120 0,12 0,26 1,36 1,54 2,01 3,10 4,54* ir ** – atitinka 95 ir 99% tikimybës lygá* and ** corresponds to the level of probability 95 and 99%176

Tiek sieros, tiek ir azoto sieros átaka vasariniø kvieèiø antþeminei maseibuvo nedidelë ir daþniausiai neesminë (2 lentelë). Atskirais atvejais pastebëtiskirtumai, nors statistiðkai árodomi 95% tikimybës lygiu, neturëtø bûti priskirtiniprie dësningo poveikio.2 lentelë. Sieros tràðø átaka vasariniø kvieèiø vieno augalo antþeminësdalies sausajai masei skirtingais augimo tarpsniais, gTable 2. Effect of sulphur fertilization on spring wheat above ground dry mass (g) perplant at different growth stagesDotnuva, 2003-2005 m.Sieros tr¹šos Augimo tarpsnis pagal BBCH skalê / Growth stage according to BBCH scaleSulphur fertilization 21-22 31-33 37-39 41-43 53-55 67-69 73-752003 m.S 0 - 0,32 1,04 1,44 1,90 2,38 -S 30 - 0,37 0,96 1,55 1,91 3,36* -2004 m.S 0 0,09 0,38 0,82 0,80 1,22 1,85 3,30S 30 0,08 0,36 0,70 0,86 1,20 2,09 2,772005 m.S 0 0,12 0,22 1,31 1,45 1,74 2,74 4,66S 30 0,11 0,27 1,32 1,53 1,86 3,18 4,12* ir ** – atitinka 95 ir 99% tikimybës lygá* and ** corresponds to the level of probability 95 and 99%Nors meteorologinës sàlygos tyrimø metais buvo skirtingos, vasariniøkvieèiø antþeminës masës prieaugis dël aktyviø temperatûrø buvo panaðauspobûdþio ir artimas tiesiniam. 2004 m. vasariniø kvieèiø vegetacija buvo ilgesnë,o brandos tarpsniu vieno augalo masë buvo didesnë negu kitais tyrimø metais.Vegetacijos metu nebuvo sausringø laikotarpiø, todël palankiomis drëgmës irtemperatûros sàlygomis augalai sausàsias medþiagas kaupë tolygiai iki patvegetacijos pabaigos. Pirmoje vegetacijos pusëje drëgmës kiek trûko, todëlHTK nebuvo didesnis uþ 1. Padidëjus krituliø kiekiui, imtinai nuo bamblëjimoiki pieninës brandos tarpsnio, jis buvo didesnis negu 1,6. 2003 ir 2005 m. antrojevasariniø kvieèiø vegetacijos pusëje susidarë sausringas laikotarpis, todëlsausosios masës prieaugis sulëtëjo. Nepaisant sausringø laikotarpiø, visais tyrimømetais sausosios masës prieaugio priklausomybë nuo aktyviø temperatûrøsumos buvo artima tiesinei. Kad augalai sukauptø tà patá sausosios masës kieká,2003 ir 2005 m. su sausringais laikotarpiais reikëjo didesnës aktyviøjøtemperatûrø sumos negu 2004 m. Azotu netræðtuose laukeliuose sausosiosmasës prieaugio priklausomybë nuo aktyviøjø temperatûrø sumos skirtingaismetais (1 pav.) buvo panaði, taèiau patræðtuose N 120laukeliuose 2004 m. kreivëbuvo akivaizdþiai kitokia negu 2003 ar 2005 m. (2 pav.).177

41augalo masë1plant mass, g32102003 m.2004 m.2005 m.2003 m. = -1,5937+ 0,0049x – 0,00000099707x 22004 m. = -0,5069 + 0,0021x + 0,0000058856 x 22005 m. = -2,0714 + 0,0066x – 0,0000017666 x 20 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800Aktyviøjø temperatûrø suma (per 10°C)Accumulated temperatures (over 10°C)1 pav. Vasariniø kvieèiø sausosios masës priklausomybë nuo aktyviøjøtemperatûrø sumos netræðtuose azotu (N 120) laukeliuose (Dotnuva, 2003-2005m.)Fig. 1. Dependence of dry matter of wheat on accumulated temperatures above 10°C in plotswith nitrogen (N 120) fertilization (Dotnuva, 2003-2005)1augalo masë1plant mass, g765432102003 m.2004 m.2005 m.0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Aktyviøjø temperatûrø suma (per 10°C)Accumulated temperatures (over 10°C)2003 m. = -2,1849 + 0,0068x – 0,0000015419x 22004 m. = -0,5333 + 0,0023x + 0,0000015548x 22005 m. = -2,0729 + 0,0065x – 0,0000013258 x 22 pav. Vasariniø kvieèiø sausosios masës priklausomybë nuo aktyviøjøtemperatûrø sumos træðtuose azotu (N 120) laukeliuose (Dotnuva, 2003-2005m.)Fig. 2. Dependence of dry matter of wheat on accumulated temperatures above 10°C inplots without nitrogen (N 120) fertilization (Dotnuva, 2003-2005)Vasariniø kvieèiø lapø plotas, kaip ir antþeminë masë, jau nuo ankstyvøaugimo tarpsniø buvo didesnis azotu træðtuose laukeliuose, ir ðis skirtumasiðliko visos vegetacijos metu, nors ne visais atvejais statistiðkai patikimas 95%tikimybës lygiu (3 lentelë). Sieros átaka vasariniø kvieèiø antþeminei maseibuvo nedidelë ir daþniausiai neesminë (4 lentelë).178

3 lentelë. Azoto tràðø átaka vasariniø kvieèiø vieno augalo lapø plotuiskirtingais augimo tarpsniais, cm 2Table 3. Effect of nitrogen fertilization on spring wheat leaf area (cm 2 ) per plant atdifferent growth stagesDotnuva, 2003-2005 m.Azoto tr¹šos Augimo tarpsnis pagal BBCH skalê / Growth stage according to BBCH scaleNitrogen fertilization 21-22 31-33 37-39 41-43 53-55 67-69 73-752003 m.N 0 - 27,3 48,4 33,8 58,0 23,5 -N 120 - 37,1* 51,2 35,9 67,1 26,3 -2004 m.N 0 18,3 54,7 57,1 41,4 48,2 46,0 27,1N 120 17,8 64,3 74,96 69,6* 68,9 74,8** 30,82005 m.N 0 19,8 28,7 74,7 49,9 59,3 18,7 8,4N 120 24,3* 33,9 73,5 71,6** 76,2 42,9** 15,1* ir ** – atitinka 95 ir 99% tikimybës lygá* and ** corresponds to the level of probability 95 and 99%4 lentelë. Sieros tràðø átaka vasariniø kvieèiø vieno augalo lapø plotuiskirtingais augimo tarpsniais, cm 2Table 4. Effect of sulphur fertilization on spring wheat leaf area (cm 2 ) per plant atdifferent growth stages(Dotnuva, 2003-2005 m.)Sieros tr¹šos Augimo tarpsnis pagal BBCH skalê / Growth stage according to BBCH scaleSulphur fertilization 21-22 31-33 37-39 41-43 53-55 67-69 73-752003 m.S 0 - 31,7 46,7 32,85 65,4 22,9 -S 30 - 32,7 52,7 36,82 59,8 26,8 -2004 m.S 0 20,2 57,2 72,0 51,51 54,8 57,9 24,9S 30 15,9 61,7 60,0 59,43 62,3 62,9 33,12005 m.S 0 21,7 26,4 75,4 52,6 66,8 28,9 12,3S 30 22,4 36,3* 72,8 68,9* 68,7 32,7 11,2* ir ** atitinka 95 ir 99 tikimybës lygá* and ** corresponds to the level of probability 95 and 99%Lapø ploto maþëjimà arba senëjimà sàlygoja keletas veiksniø: amþius,ðviesos, vandens ir azoto trûkumas. Be to, tuojau po þydëjimo tarpsnio vykstaspartus angliavandeniø perneðimas ið lapø á besiformuojanèius grûdus, tuometlapai pageltonuoja ir sudþiûsta, bendras jø plotas labai sumaþëja (Wang, 2001).2003 ir 2004 m., vyraujant optimaliam drëgmës reþimui (HTK ≥1,3), lapø plotaspradëjo maþëti þydëjimo pabaigoje. Nors krituliø tuo metu buvo nedaug,179

vyraujant vësiems orams, drëgmës dirvoje pakako, kad lapija formuotøsi, osenëjimo procesai vyktø nesparèiai. 2005 m. lapø plotas pradëjo maþëti anksèiau,nes nuo plaukëjimo tarpsnio nusistovëjo sausi ir ðilti orai. Pastaraisiais metaisHTK kito tarp 1,3 ir 1,6 tik iki bambëjimo tarpsnio pradþios. O vëliau, iki patvegetacijos pabaigos, buvo daug maþesnis negu 1. 2003 ir 2005 m. dël labaiðiltø ir sausø orø pradëjo maþëti daug sparèiau negu 2004 metais.Aptarimas. Azotu netræðtuose laukeliuose augalø sausosios masësprieaugio priklausomybë nuo aktyviøjø temperatûrø sumos kreivës buvo labaipanaði visais metais, nepaisant, ar vasariniø kvieèiø vegetacijos metu buvosausringas laikotarpis. Sieros ir jos sàveikos átaka buvo neesminë. Tai leidþiadaryti prielaidà, kad azotas buvo vienas svarbiausiø kritiniø veiksniø, todël,modeliuojant vasariniø kvieèiø augimà, bûtina atsiþvelgti á mitybos azotu lygá.Laukeliuose be azoto tràðø, sausøjø medþiagø prieaugio kreivës visaistyrimø metais buvo sàlyginai panaðios, taèiau buvo skirtingos azotu patræðtuoselaukeliuose. Derlingiausiais 2004 m., patræðus augalus N 120, tam paèiamsausosios medþiagos kiekiui susikaupti reikëjo maþesnës aktyviøjø temperatûrøsumos (per 10°C) negu 2003 ar 2005 m. Taèiau sausøjø medþiagø prieaugiopriklausomybës nuo aktyviøjø temperatûrø sumos kreivës iðsiskyrë tik antrojevegetacijos pusëje. Greièiausiai todël, kad 2004 m. vegetacijos metu vyravovësûs orai, augalai lëèiau vystësi, maþiau sausøjø medþiagø reikëjo transpiracijai.Meteorologinës sàlygos turëjo didelës átakos lapø plotui formuotis. 2004ir 2005 m. kvieèiai suformavo didesná lapø plotà negu 2003 m. Manoma, kaddidþiausios neigiamos átakos 2003 m. turëjo drëgmës stoka pirmoje vegetacijospusëje. 2004 m. lapø plotas vegetacijos pabaigoje maþëjo lëèiausiai, kas ir lëmëdidþiausià sausosios masës prieaugá azotu træðtuose laukeliuose.Išvados. 1. Vasariniø kvieèiø sausosios masës prieaugio ir lapø plotorodikliams didþiausià teigiamà átakà darë azotas, neigiamà – sausringilaikotarpiai augimo metu. Sieros ir azoto sàveika dauguma atvejø nebuvoreikðminga.2. Palankiais, drëgnais ir vësiais, 2004 m. nustatytas didþiausias azoto tràðøpoveikis vasariniø kvieèiø sausajai masei ir lapø plotui. Netræðus azoto tràðomis,meteorologiniø sàlygø átaka ðiems rodikliams buvo maþesnë.3. Sausosios masës prieaugio priklausomybë nuo aktyviøjø temperatûrøsumos visais tyrimø metais, nepaisant sausringø laikotarpiø, buvo artimatiesinei. Kad augalai sukauptø tà patá sausosios masës kieká bei træðti azotu,2003 ir 2005 m. su sausringais laikotarpiais reikëjo didesnës aktyviøjøtemperatûrø sumos negu 2004 m.Pastaba. Darbas atliktas vykdant Lietuvos valstybinio mokslo ir studijøfondo programà „Antropogeniniø klimato ir aplinkos pokyèiø kompleksinispoveikis miðkø ir agrosistemø augmenijai“ („APLIKOM“).Gauta2006 01 20Parengta spausdinti2006 04 29180

Literatûra1. Adomaitis T.R. ir kt. Lietuvos dirvoþemiø agrocheminës savybës ir jøkaita / Monografija. (sud. J.Maþvila) Kaunas, 1998. 196 p.2. Bukantis A. Climatic fluctuations in Lithuania against a background ofglobal warning // Acta Zoologica Lituanica. 2001. Vol. 11, N 2. p. 113-120.3. Chomenko A.D. 1983. Sernoje pitanije i produktivnost‘ rastenii //Sernojepitanije i produktivnost‘ rastenii. Kijev: Nauka Dumka, 1983. P. 5-30.4. Coufal V. Agroklimaticke podminky ÈSSR// Poèasi a vynosy (ed. J.Petr).Praha, 1987. P. 18-22.5. Fotyma E., Fotyma M., Boretzek B. The efficiency ofnitrogen and sulphur fertilization in Poland. Fertilization for Sustainable PlantProduction and Soil Fertility. 1997. Vol. 1. p. 144-148.6. Gagianas D.K., Papakosta A.A. Nitrogen and Dry MatterAccumulation, Remobilization, and Loses for Mediterranean Wheat during GrainFilling // Agronomy Journal. 1991, Vol. 83. P. 864-870.7. Gusta L.V. and C hen T.H.H. The physiology of water and temperaturestress. Wheat and Wheat Improvement. 2nd ed. Ed. E.G. Heyne. 1987. P. 115-150.8. Hill T., Levicki P. STATISTICS Methods and Applications. 20059. Johnston A.M., and Fowler D.B. No-Till Winter Wheat Dry Matter and TissueNitrogen Response to Nitrogen Fertilizer Form and Replacement // Agronomy Journal.1991. Vol. 83. p. 1035-1043.10. O rtiz-Monasterio J.I. Nitrogen management in irrigated springwheat. // B. Curtis, S. Rajaram and H. Gomez Macpherson (eds.). 2002. P.433-452.11. Petersen R.G. Agricultural field experiments. Design and analyses.1994. 409 p.12. Shah N.H., Paulsen G.M. Interaction of drought and hightemperature on photosynthesis and grain-filing of wheat // Plant and Soil. 2003. Vol.257 P. 219-226.13. Ð i u liauskas A., Liakienë E., Lukianienë D. Þieminiørugiø augimo bei derliaus formavimosi ypatumai Lietuvoje // Þemës ûkio mokslai.1997. Nr.2. P.17-23.14. Ð iuliauskas A., Liakienë E., Lukianienë D. Þieminiøkvieèiø augimo bei vystymosi ypatumai Lietuvoje // Þemës ûkio mokslai. 1997. Nr.4.P. 18-25.15. W ang J. Field experiments on the microclimate of wheat community andthe influence of agrometeorological variables on the growth and development of springwheat with different plant densities: dissertation. Beuren: Verlag Grauer, 2001. 202 p.16. Z erche S., Hecht R. Nitrogen uptake of winter wheat during shootelongation phase in relation to canopy height and shoot density // AgrobiologicalResearch – Zeitschrift Fur Agrarbiologie Agrikulturchemie Okologie. 1999. Vol 52.N 3-4. P. 231-250.181

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 174-182.THE INFLUENCE OF NITROGEN AND SULPHUR ON SPRINGWHEAT DRY MASS INCREASE AND LEAF AREAG. Šiaudinis, S. LazauskasSummaryLittle investigation has been made into the effects of more frequent droughtyperiods, occurring during the last decades, on spring wheat productivity, especially withregard to nitrogen and sulphur nutrition. During the period of 2003-2005, fieldexperiments with spring wheat (Triticum aestivum L.) were carried out at the LithuanianInstitute of Agriculture in Dotnuva, Lithuania. The experiment was designed to evaluatethe effect of nitrogen and sulphur on dry mass increase and leaf area formation. Theexperiment was arranged according to two factor randomized complete block designwith four applications. The levels of N were 0, 60 and 120 and S – 0, 15 and 30 kg ha -1 .The plants were sampled from 4 treatments (N 0S 0, N 0S 30, N 120S 0, N 120S 30) weekly toassess spring wheat dry mass and leaf area.Nitrogen had a positive effect on the increase of dry mass and leaf formation,whereas drought had a negative effect on these factors. The effect of sulphur and nitrogen– sulphur interaction in most cases was not significant. The highest impact on dry massand leaf area was exerted during the most favourable wet and cool conditions in 2004.In the cases of no nitrogen supply, the influence of the weather conditions was lessapparent. The relationship between dry mass and accumulated temperatures above10°C in all experimental years was close to linear, despite the dry periods. To produce asimilar amount of dry matter, during the droughty periods in 2003 and 2005, moreaccumulated temperatures above 10°C were needed than in 2004.Key words: nitrogen, leaf area, precipitation, dry mass, drought, sulphur,temperature.182

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 183-189.BRASSICA NAPUS L. SSP. OLEIFERA ANNUA METZG.LATERALINIØ ÐAKNØ INICIACIJOS MORFOLOGINIAIIR ANATOMINIAI TYRIMAILaima MILIUVIENË, Virgilija GAVELIENË,*Eglë PETRAITIENË, Lina PAKALNIÐKYTËBotanikos institutas, Þaliøjø eþerø 49, LT-08406 Vilnius, Lietuva.El. paštas: lmiliu@botanika.lt*Lietuvos þemdirbystës institutas, LT-58343 Dotnuva Akademija,LietuvaDarbo tikslas – iðtirti rapsø pirminiø ir lateraliniø ðaknø organogenezæ ir lateraliniøðaknø indukcijà paveikus auksino sintetiniu fiziologiniu analogu TA-12, bei palygintisu þinomo auksino fiziologinio analogo NAR aktyvumu.Darbo objektu pasirinkti vasariniai rapsai (Brassica napus L. ssp. oleifera annuaMetzg) ‘Mascot’. Nustatyta, kad TA-12 junginys indukuoja pirminës ðaknies pericikloveiklà, aktyvina lateraliniø ðaknø apikalinës meristemos làsteliø dalijimàsi, skatinalateraliniø ðaknø formavimàsi. Auksino transporto inhibitorius TIBR stabdo apikalinësmeristemos làsteliø dalijimàsi, o ðá procesà atnaujina auksino fiziologiniai analogaiTA-12 ir NAR. TA-12 junginys, skatindamas augti pirmines ðaknis ir formuotislateralines ðaknis, optimizuoja ðaknø vystymàsi ir pagerina atsparumà neigiamiemsabiotiniams veiksniams.Reikšminiai þodþiai: Brassica napus, augimo reguliatoriai NAR, TA-12,2,3,5-trijodobenzoinë rûgðtis (TIBR), lateralinës ðaknys.Augalo ðaknø augimui ir vystymuisi, esminis vaidmuo tenka auksinui, jofiziologiniams analogams (Jiang, Feldman, 2003) bei sintetiniams augimoreguliatoriams (Bosse ir kt., 1995; Miliuvienë ir kt., 2000; Darginavièienë,Novickienë, 2002; Bhalerao, Eklöf ir kt., 2002). Yra duomenø, kad intaktinioaugalo lateraliniø ðaknø formavimàsi lemia akropetalinis auksino transportas(Casimiro ir kt., 2001). Lateraliniø ðaknø formavimosi procesas veikiant auksinususideda ið dviejø esminiø pakopø: làstelës ciklo reaktyvacijos ksilemos pericikleir naujos meristemos susidarymo (Laskowski ir kt., 1995; Malamy, Benfey, 1997).Pirmajame etape formatyviná làsteliø dalijimasi pericikle lemia auksinobazipetalinis transportas, kurio metu auksinas inicijuoja lateraliniø ðaknøformavimàsi (Casimiro ir kt., 2001; Bhalerao ir kt., 2002). Minëtieji duomenys183

gauti baltaþiedþio vairenio (Arabidopsis) lateraliniø ðaknø formavimosityrimuose. Ið literatûros þinoma, kad auksino transporto inhibitoriusN-(1-naftil)ftalamo rûgðtis (NPR), blokuodama pirminëje ðaknyje auksinotransportà, stabdo pirmàjá skersiná periciklo làsteliø dalijimàsi, tuometstabdomas ir lateraliniø ðaknø vystymasis (Blakely ir kt., 1982). Lateraliniøðaknø formavimosi fiziologiniai, biocheminiai, anatominiai tyrimai su auksinuyra svarbûs siekiant aiðkinti augalø vystymàsi bei sudaryti teoriná pagrindà ðaknøsistemai konstruoti.Darbo tikslas – iðtirti rapsø pirminiø bei lateraliniø ðaknø organogenezæir indukcijà paveikus auksino sintetiniu fiziologiniu analogu TA-12, palygintisu þinomo auksino fiziologinio analogo NAR aktyvumu.Tyrimo objektas ir metodai. Tirti vasariniai rapsai (Brassica napus L. ssp.oleifera annua Metzg.) ‘Mascot’. Þinant, kad lateraliniø ðaknø formavimàsilemia IAR transportas, o su auksino transporto inhibitoriumi 2, 3, 5-trijodobenzoine rûgðtimi (TIBR) (Choi ir kt., 2001) auksino transportasuþblokuojamas, tirtas auksino fiziologinio analogo TA-12 aktyvumasatnaujinant auksino transportà bei lateraliniø ðaknø formavimàsi ir lyginantsu auksino fiziologinio analogo NAR aktyvumu.Rapsø sëklos veiktos TA-12, NAR fiziologiðkai optimalios ðaknøformavimuisi (1mM) ir TIBR (5 mM) tirpalais, 48 val. daigintos tamsoje, 18°Ctemperatûroje. Po ekspozicijos TIBR, siekiant atkurti ir indukuoti auksinotransportà, dalis sudygusiø sëklø ið TIBR tirpalø 48 valandoms perkelta áTA-12 ir NAR 1mM koncentracijos tirpalus. Paskui visi augalai dar keturiasparas auginti ðviesoje, 2°C temperatûroje.Morfometriniai pirminiø ir lateraliniø ðaknø augimo matavimai vykdytiatitinkamai po keturiø ir aðtuoniø parø. Bandymo variantai kartoti 2-3 kartus.Kiekviename variante tirta po 50 augalø.Skirtumai tarp bandomojo ir kontrolinio varianto yra patikimi, kai P≤0,05(Songailienë, Þenauskas, 1985).Rapsø pirminiø ðaknø atkarpos anatominiams tyrimams preparuotos poketuriø ir aðtuoniø parø augimo ir fiksuotos FAS (formalinas+ledinë actorûgðtis+50° etanolis) miðinyje. Pagal priimtas anatominiø preparatø rengimometodikas, ið ðaknies atkarpø paðalinus fiksaþà ir vandená, jos álietos á parafinàir supjaustytos rotaciniu mikrotomu 10-15 µ storio pjûviais (Kublickienë, 1978).Deparafinuoti iðilginiai pjûviai nudaþyti Ðifo reagentu ir ðviesos mikroskopuanalizuotas lateraliniø ðaknø formavimasis. Anatominë analizë atlikta iðkiekvieno varianto paëmus po 20 pirminiø ðaknø.Rezultatai. Tiriant auksino sintetinio fiziologinio analogo TA-12 poveikárapsø pirminiø ir lateraliniø ðaknø iniciacijai bei lyginant jo aktyvumà su auksinofiziologiniu analogu NAR, pirmiausia atlikti morfometriniai ðaknø matavimai.Iðanalizavus bandymo morfometrinius duomenis, galima teigti, kad, rapsøsëklas paveikus auksino fiziologiniu analogu NAR ir auksino sintetiniu analoguTA-12, buvo skatinamas pirminës ðaknies augimas po keturiø parø atitinkamai– 22% ir 33%, o paveikus auksino transporto inhibitoriumi TIBR pirminësðaknies augimas buvo pristabdomas 77% (lentelë).184

Lentelë. TA-12, NAR, TIBR junginiø poveikis pirminës rapsø ðakniesaugimui ir lateraliniø ðaknø formavimuisiTable. Effect of TA-12, NAA, TIBA compounds on the growth of primary rape root andformation of lateral rootBandymo variantasTest variantPirminës ðaknies ilgisLenght of primary rootpo 4 parøafter 4 dayspo 8 parøafter 8 daysLateralinës ðaknys, vnt.Number of lateral rootspo 8 parøafter 8 daysmm % mm % vnt. / unit %Kontrolinis (H 2 O) / Control 9,0±0,08 100 28,0±0,2 100 5,4 ± 0,9 100NAR 1µM 11,0±0,07 122 36,0±0,3 128 6,1±0,2 113TA-12 1µM 12,0±0,09 133 38,0±0,4 136 6,9±0,1 128TIBR 5µM 3,0±0,01 33 4,2±0,1 15 1,0±0,03 18*TIBR 5µM ir NAR 1µM 3,0±0,02 33 23,0±0,1 88 5,3±0,3 98*TIBR 5µM ir TA-12 1µM 3,0±0,01 33 25,0±0,2 96 5,4±0,1 100*Daigai 48 val. daiginti TIBR 5µM koncentracijos tirpale ir perkelti 48 val. á NAR 1µM ar á TA-121µM koncentracijos tirpalus.*Seedlings were grown for 48 h on TIBA 5µM concentration solutions and transferred for 48 h. to1µM TA-12 or 1µM NAA concentration solution. After treatment seedlings were grown for 8 days.Aiškinant auksino transporto inhibitoriaus TIBR ir auksino tipo junginiøNAR, TA-12 poveiká lateralinëms ðaknims formuotis, iðmatuotas lateraliniøðaknø ilgis po poveikio praëjus aðtuonioms paroms. Po 48 val. ekspozicijosTIBR 5 µM koncentracijos tirpalà pakeitus NAR ar TA-12 tirpalais, ðie junginiaipo 48 val. visiðkai atnaujino rapsø daigø lateraliniø ðaknø formavimàsi (1 pav.).0,90,8Lateraliniø ðaknø ilgisLength of lateral roots, mm0,70,60,50,40,30,20,10A B C D E F1 pav. Auksino tipo junginiø NAR, TA-12 ir auksino transporto inhibitoriausTIBR poveikis lateralinëms ðaknims formavimuotis: A – kontrolinis var. (H 2O);B –1µM NAR; C – 1µM TA-12; D – 5µM TIBR; E – 5µM TIBR ir 1µM NAR;F – 5µM TIBR ir 1µM TA-12; (bandymo variantai kartoti tris kartus, kiekvienamvariante tirta po 25 augalus, skirtumas tarp kontroliniø ir bandomøjø variantøpatikimas, kai P≤0,05)Fig. 1. Effect of the auxin-type compounds TA-12 and auxin transport inhibitor TIBA onformation of lateral roots: A – Control (H 2O); B – 1µM NAA C – 1µM TA-12; D – 5µM TIBA;E – 5µM TIBA ir 1µM NAA; F – 5µM TIBA ir 1µM TA-12. Note: 25 plants were used pertreatment. Data are statistically reliable at significance level P≤0.05185

Turint tikslà iðsamiau paaiðkinti TA-12 junginio poveiká lateraliniø ðaknøformavimosi proceso indukcijai, atlikti morfologiniai ir anatominiai lateraliniøðaknø susidarymo pirminëje ðaknyje bei tolesnio vystymosi tyrimai. Rapsøsëklas tris paras paveikus auksino fiziologiniu analogu TA-12 ir atlikus pirminësðaknies anatominæ analizæ, 15-os ið 20-ties augalø pirminiø ðaknø endodermyjepastebimos funkcionuojanèios lateraliniø ðaknø meristemos, kurios sudaro ðiøðaknø uþuomazgas. Tuo pat metu kontroliniame variante anatomiðkai apibrëþtømeristemø dar nematyti (2 pav.).ab2 pav. Iðilginis rapsø pirminës ðaknies pjûvis po trijø parø augimo.a – kontrolinis var., b – TA-12 (1 μm). Baras = 90 μmFig. 2. Longitudinal sections of rape primary root after 3 days of growth. a – Control,b – TA-12 (1 mm). Bars=90 mmPo keturiø parø rapsø sëklø augimo junginio TA-12 tirpalebesiformuojanèiø lateraliniø ðaknø vizualiai dar nepastebëta, tik anatominiuosepreparatuose per pirminës ðaknies þievës audiná matyti prasiskverbusioslateralinës ðaknys (3 pav.). Kontrolinio varianto pirminiø ðaknø iðilginiuosepjûviuose lateraliniø ðaknø dar nëra. Apie 50% jø tarp þievës ir centrinio velenoturi vientisà periciklà ir endodermio làsteliø apvalkalà su susiformavusiomislateraliniø ðaknø apikalinës meristemos làstelëmis (3 pav.). Kituose pjûviuosematyti iðsigaubæs ðaknø epidermis, o tai reiðkia, kad tose vietose dar tikformuojasi lateraliniø ðaknø pradmenys. Anatominiai tyrimai parodë, kadauksino tipo junginys TA-12 indukuoja pirminës ðaknies periciklo veiklà,skatina susidaryti ir vystytis lateralines ðaknis.Aptarimas. Ið literatûros (Bhalerao ir kt., 2002) þinoma, kad lateralinësðaknys susiformuoja ið pericikliniø làsteliø, kurios iðsidësèiusios ksilemoje, IARtransporto inhibitoriaus N-(1-naftil) ftalamo rûgðtis (NPR) sustabdo lateraliniøðaknø augimà, formavimàsi, kuris atkuriamas paveikus auksino fiziologiniuanalogu a-naftilacto rûgðtimi NAR (Casino ir kt., 2001). Tai rodo, kad šiamprocesui reikia bazipetalaus IAR transporto. Periciklo làstelës iðlaiko savoidentiðkumà esant auksino transporto inhibitoriui. Taèiau NPR sàlygoja IARkaupimàsi ðaknies apekse, kai tuo metu pagrindiniuose audiniuose IARkoncentracija sumaþëja iki kritinio lygio, kad galëtø vystytis lateralinës ðaknys.IAR nuolat persiskirsto, o toks IAR persiskirstymas yra nuolat, ypaè kai NPRblokuoja IAR judëjimà ið ðaknies virðûnës. Mûsø tyrimuose, naudojant IAR186

CBAABCDab3 pav. Iðilginis rapsø pirminës ðaknies pjûvis po keturiø parø augimo tirpale:a – kontrolinis var. (A – epidermis; B – þievë; C – periciklas, D – lateralinës ðakniesapikalinës meristemos làstelës), b – TA-12 (1µm) (A – epidermis; B – þievë;C – lateralinës ðaknies uþuomazga). Baras a = 30 µm, b = 20 µmFig 3. Longitudinal sections of rape primary root after 4 days of growth. a – control (A –epidermis; B – cortex; C – pericycle, D – lateral root apical meristem cells), b – TA-12 (1µm)(A – epidermis; B – cortex; C – lateral root primordium). Bars a=30 µm, b=20 µmtransporto inhibitoriø 2,3,5-trijodobenzoinæ rûgðtá ir sintetiná auksino analogàTA-12, ðie duomenys irgi pasitvirtino. Stabdomas TIBR poveikis lateralinëmsðaknims formuotis buvo panaikintas paveikus auksino tipo junginiais NAR irTA-12, kurie skatino IAR transporto procesà. Galima teigti, kad dël auksinotipo junginio TA-12, lateraliniø ðaknø formavimasis gali bûti susijæs su auksinotransporto persiskirstymu. Nustatyta, kad auksino tipo junginys TA-12indukuoja rapsø pirminës ðaknies periciklo veiklà, kai kuriø làsteliø dalijimàsiir skatina formuotis bei augti lateralines ðaknis. Á auksino signalà reaguoja tikkai kurios periciklo làstelës (Teale ir kt., 2005): citoplazma sutankëja, jos dalijasiperikliniðkai. Dël atsiradusiø naujø làsteliø, kurios jau dalijasi perikliniðkai irantikliniðkai, susidaro ðoniniø ðaknø uþuomazgos, kurios auga ir skverbiasi proþievæ (Ýçàó, 1980; Èâàíîâ, 1989). Literatûroje yra duomenø, kad efektyvusbûdas yra heterologiniø genø, skatinanèiø ðaknijimàsi, ávedimas á genomà.Keliose pasaulio laboratorijose iðtirta, kad Agrobacterium rhizogenes Riplasmidës T-DNR lokalizuotas genas rolB, patekæs á augalo genomà, skatinaaugalo ðaknø sistemos vystymàsi. Árodyta, kad rolB genas ne tik gerinaðaknijimàsi, bet ir veikia augalo dydá (Welander and Zhu, 2000). Remiantisliteratûros duomenimis apie þiedinio augalo baltaþiedþio vairenio, sporinioaugalo – paparèio (Malamy, Benfey, 1997; Rogg ir kt., 2001; Hou ir kt., 2004)bei pateiktaisiais duomenimis apie rapsø lateraliniø ðaknø formavimosiypatumus paveikus fiziologiniu analogu TA-12, tikslinga tæsti molekuliniusbei genetinius ðio proceso mechanizmo tyrimus. Manoma, kad detali lateraliniøðaknø vystymosi faziø (nuo pirminës làstelës iki visiðko susiformavimo) analizëpadëtø atskleisti þieminiø rapsø lateraliniø ðaknø formavimosi modifikavimogalimybes. Praktiniu poþiûriu, didesnis ðaknø sistemos formavimasis skatinatolesná rapsø augimà, jø gerà ásitvirtinimà dirvoje bei apsirûpinimà maisto187

medþiagomis, dël to galëtø pagerëti atsparumas neigiamiems abiotiniamsveiksniams, o tai turëtø teigiamai atsiliepti rapsø produktyvumui.Išvados. 1. Auksino fiziologinis analogas TA-12 indukuoja pirminës ðakniespericiklo veiklà ir skatina formuotis rapsø lateralines ðaknis.2. Iðtirta, kad 1µm koncentracijose auksino inhibitoriø TIBR stabdomàjápoveiká lateralinëms ðaknims formuotis galima atnaujinti su optimalios (1µm)koncentracijos TA-12 junginiu.Pastaba. Ðiuos tyrimus ið dalies finansavo Lietuvos mokslo ir studijø fondas(projektas „ABIOTECHA”, reg Nr. C-03017).Gauta2006 01 14Parengta spausdinti2006 04 17Literatûra1. Bhalerao R., Eklöf J., Ljung K., Marchant A.,Bennett M. and S a ndberg G. Shoot derived auxin is essential for early lateralroot emergence in Arabidopsis seedlings // Plant Journal. 2002. Vol. 29. P. 325-332.2. Bosse W., Dolger D., Slotta U. Was leisten Wachstumsregceim Raps? // Rapsanbau für Köuner. 1995. P. 26-29.3. Blakely L.M., Durham M., Evans T.A. and BlakelyR. M. Going the distance with auxin: Unravelling the molecular basis of auxin transport //Philos. Trans. R. Soc. Lond. 1982. Vol. 143. P. 341-352.4. Casimiro I., Marohant A., Bhalero R.P.,Beeckmann T., Dhoope S., Swarup R., Graham N., InzeD., Sandberg G., Casero P. J. and B ennett M. Auxin TransportPromotes Arabidopsis Lateral Root Initiation // The Plant Cell. 2001. Vol. 13. P. 843-852.5. Choi Y. E., Katsumi M., Sano H. Triiodobenzoic acid, anauxin polar transport inhibitor, suppresses somatic embryo formation andpostembryonic shoot/root development in Eleutherococcus senticosus // Plant Science.2001. Vol. 160. P. 1183-1190.6. Darginavièienë J., Novickienë L. Augimo problemosðiuolaikinëje augalø fiziologijoje. Vilnius, 2002. p. 99.7. Kublickienë O. Histologinë technika ir praktinë histochemija. Vilnius:Mokslas, 1978. P. 24-41.8. Hou G., Hill J.P., Blancaflor E.B. Developmental anatomyand auxin response of lateral root formation in Ceratopteris richardii // Journal ofExperimental Botany. 2004. Vol. 55. P. 685-693.9. Jiang K., Feldman J.L. J. Root Meristem Establishment andMaintenance: The Role of Auxin // Plant Growth Regul. 2003. Vol. 21. P. 432-440.10. Laskowski M.J., Willams M.E., Nusbaum C. andSussex L.M. Formation of lateral root meristems is a two-stage process //Development. 1995. Vol. 121. P. 3303-3310.11. M alamy J. E. and B enfey P. N. Organization and cell differentiationin lateral roots of Arabidopsis thaliana // Development. 1997. Vol. 124. P. 33-44.188

12. Miliuvienë L., Gavelienë V., Merkys A.,Brazauskienë I. Augimo reguliatoriø panaudojimo galimybës vasariniø rapsøauginimo technologijoje. 2. Ketvirtiniø amonio druskø junginiø poveikis vasariniø rapsøaugimui ir produktyvumo formavimui // Þemës ûkio mokslai. 2000. Nr. 1. P. 21-26.13. R ogg L.E., Lasswell J., Bartel B. A gain-of-functionmutation in IAA 28 suppresses lateral root development // The Plant Cell. 2001. Vol.13. P. 465-480.14. S ongailienë A., Þenauskas K. Tyrimo duomenø biometrinisávertinimas. V.: Mokslas, 1985. p. 168.15. T eale W.D., Paponov I.A., Ditengou F. and PalmeK. Auxin and the developing root of Arabidopsis thaliana // Physiologia plantarum.2005. Vol. 123. P. 130-138.16. W e l ander M., Zhu L.H. The rooting ability of rolB transformedclones of the apple rootstock M26 and its relation to gene expression // Acta Hortical.2000. Vol. 521. P. 133-138.17. Èâàíîâ Â. Á. Ðàçâèòèå èäåé Ä. À. Ñàáèíèíà â èññëåäîâàíèÿõðîñòà è ìîðôîãåíåçà êîðíåé // Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé. 1989. T. 36. Âûï. 5.Ñ. 871-879.18. Ýçàó Ê. Àíàòîìèÿ ñåìåííûõ ðàñòåíèé. Ìîñêâà, 1980. 557 ñ.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 183-189.MORPHOLOGICAL AND ANATOMICAL INVESTIGATIONS OFBRASSICA NAPUS L. SSP. OLEIFERA ANNUA METZG. LATERALROOT INITIATIONL. Miliuvienë, V. Gavelienë, E. Petraitienë, L. PakalniðkytëSummaryThe aim of the work was to investigate primary and lateral root organogenesisand induction of lateral root, using synthetic auxin analogue TA-12. Spring rape(Brassica napus L. ssp. oleifera annua Metzg.) cultivar ‘Mascot’ was chosen as the object.The compound TA-12 has been found to induce mitotic cell pericycle activity,stimulate lateral branch formation, enhance apical meristem cell division of lateralbranches. The auxin transport inhibitor TIBA suppresses apical meristem cell division,while this process is restored by the auxin physiological analogues TA-12 and NAA.The compound TA-12, by stimulating lateral root development and main root growth,optimizes the formation of the root system of a plant.Key words: Brassica napus, growth regulator TA-12, NAA, lateral root,2,3,5-triiodobenzoic acid (TIBA).189

LIETUVOS SODININKYSTËS IR DARÞININKYSTËS INSTITUTO IRLIETUVOS ÞEMËS ÛKIO UNIVERSITETO MOKSLO DARBAI.SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. 2006. 25(2). 190-200.ULTRAVIOLETO-B SPINDULIUOTËS POVEIKISSËJAMOSIOS PIPIRNËS LAPØ GENEZEIDanguolë ŠVEGÞDIENË, Danguolë RAKLEVIÈIENË,Dalia KORYZNIENËBotanikos institutas, Þaliøjø eþerø 49, LT-08406 Vilnius, Lietuva.El. paštas: danguole.svegzdiene@botanika.ltSiekiant nustatyti tolerantiðkumo ultravioleto-B (UV-B) spinduliuotei ribas,atliktas sëjamosios pipirnës (Lepidium sativum L.) lapø augimo ir vystymosipriklausomybës nuo UV-B doziø dydþio tyrimas. Trijø parø daigai penkias paraskultivuoti kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis ir ðvitinti 0, 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m 2 d -1UV-B dozëmis. Tolerantiðkumas UV-B vertintas pagal lapø rodiklius: lapø kieká, plotà,storá, biomasæ, ilgá, anatomo-morfologinius bei citologinius poþymius.1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës dozë skatino augti sëjamosios pipirnës lapus.Nustatyta, kad augalo lapø plotas nuo 1 kJ m 2 d -1 UV-B padidëjo 6%, storis – 24%,pirmøjø lapø ilgis – vidutiniðkai 14%, o þaliosios biomasës kiekis – 30% palyginus sukontroliniais augalais be UV-B. Lapø adaksialinio epidermio làsteliø plotas buvo 74%,mezofilio – 31% ir abaksialinio epidermio – 20% didesnis. Lapø reakcija á 3 kJ m 2 d -1spinduliuotæ buvo nevienareikðmë. Ði dozë prislopino pirmosios lapø poros augimà,bet paskatino antrosios poros augimà bei vystymàsi. Bendras augalo lapø plotassumaþëjo 30%, þaliosios biomasës – 23%, buvo paþeista dalies adaksialinio pavirðiausepidermio làsteliø struktûra. 5-9 kJ m 2 d -1 UV-B dozës nenuslopino naujø lapø genezës,taèiau pristabdë jø augimà, visai paþeidë virðutiná lapø pavirðiø, sukëlë audiniødehidratacijà. 3 kJ m 2 d -1 ir didesnë UV-B dozë pagreitino mezofilio diferenciacijà ástatinæ ir puriàjà parenchimas, taèiau slopino lapo audiniø làsteliø tástamàjá augimà.Gautø duomenø visuma leidþia teigti, kad 3 kJ m 2 d -1 dozë yra didþiausia sëjamosiospipirinës tolerantiðkumo UV-B spinduliuotei riba kontroliuojamosios aplinkossàlygomis.Reikšminiai þodþiai: augimas, epidermis, lapai, sëjamoji pipirnë (Lepidiumsativum L.), ultravioletas-B (UV-B), þiotelës.Ávadas. Augalø ontogenezei neabejotinai reikðmingas stiprëjantis aplinkosultravioleto-B spinduliuotës (UV-B, 280-315 nm) poveikis. Þinoma, kadintensyvesnë spinduliuotë sulëtina kai kuriø rûðiø augalø augimà, sumaþinaproduktyvumà (Kakani ir kt. 2003; Zhao ir kt., 2003; Xiong, Day, 2001). Nuodidesniø UV-B doziø augalams bûdingi trumpesni stiebai, maþesnis lapø kiekisir bendras plotas. Neigiamas UV-B poveikis fotosintezei siejamas su lapø190

anatomo-morfologiniais ir citologiniais (Kakani ir kt., 2003), fotosintetiniøfermentø ir pigmentø sudëties (Coleman, Day, 2004; Kakani ir kt., 2004)pokyèiais.Skirtingø genotipø augalai per evoliucijà suformavo skirtingasmorfologines, fiziologines ir biochemines saugos sistemas (Hollosy, 2002), todëlnevienodai toleruoja UV-B. Kita vertus, Searles su bendraautoriais (2001),atlikæ detalià literatûros analizæ, akcentavo tos paèios rûðies augalø reakcijønevienareikðmiðkumà, lemiamà augalø amþiaus, UV-B ðaltinio prigimties,ðvitinimo doziø formavimo, konkretaus bandymo sàlygø (natûrali arkontroliuojamoji aplinka). Manoma, kad Lietuvoje vidutinë UV-B paros dozësaulëtomis vasaros dienomis gali bûti 2,1 kJ m 2 d -1 (Jonavièienë, 2005), o kitosegeografinëse platumose UV-B srauto intensyvumas pakyla iki 11 kJ m 2 d -1(Frederick ir kt., 2000). Augalø tolerantiðkumo UV-B spinduliuotei, kaipprisitaikymo prie besikeièianèiø klimato ir kitø aplinkos sàlygø, tyrimai tampaaktualiu moksliniu uþdaviniu ir turi neabejotinà praktinæ reikðmæ. Atsiþvelgiantá informacijos poreiká apie sëjamosios pipirnës, kaip daþnai naudojamoekofiziologiniø tyrimø modelinio objekto, tolerantiðkumo UV-B spinduliuoteiribas, ðiame darbe charakterizuota lapø reakcija á artimas gamtinëms irekstremalias UV-B dozes.Darbo tikslas – iðtirti sëjamosios pipirnës lapø augimo ir vystymosi rodikliø(lapø kiekio, ploto, storio, biomasës, ilgio, anatomo-morfologiniø beicitologiniø parametrø) priklausomybæ nuo skirtingø ultravioleto-B doziøkontroliuojamosios aplinkos sàlygomis ir nustatyti tolerantiðkumo ribas.Tyrimo objektas ir metodai. Bandymai atlikti su sëjamosios pipirnës(Lepidium sativum L.) ‘Einfache’ augalais. Jie tris paras auginti ant gelritinës(0,2%) terpës su ½ MS (Murashige, Skoog, 1962) makro- ir mikrodruskomisskaidriuose kultivavimo induose, 12 val. fotoperiode, 23° ± 1°C temperatûroje,apðviesti 100 µmol/m 2 liuminiscentinëmis lempomis (BI, Vilnius).Tolerantiðkumui tirti daigai perkelti á fitokameras (LSDI, Babtai, Kauno r.) irpenkias paras kultivuoti 16 val. ðviesos fotoperiode, 21° dienos ir 17°C naktiestemperatûroje, ðvitinti 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m 2 d -1 dozëmis arba kontrolinëmissàlygomis be UV-B (K). UV-B spinduliuotë matuota radiometru „VLX-3W“(Firma „Vilber Lourmat“) ir parinkta atitinkama spinduliavimo trukmëkiekvienai dozei formuoti.Pasibaigus bandymui, sëjamosios pipirnës lapai nufotografuotimorfometrinei analizei ir paimti pavyzdþiai þaliosios ir sausosios biomasëskiekiui ávertinti. Lapø pavirðiaus struktûros tyrimui padaryti lapø atspaudai(Kakani ir kt., 2003). Ðviesiniu mikroskopu su okuliariniu mikrometru ávertintasepideminiø làsteliø ir þioteliø kiekis adaksialiniame (virðutiniame) beiabaksialiniame (apatiniame) lapø pavirðiuje. Apskaièiuotas þioteliø indeksas,rodantis þioteliø ir epiderminiø làsteliø viename kvadratiniame pavirðiausmilimetre kiekio santyká.Kiekvieno varianto penkiø augalø lapai morfologiniams tyrimams fiksuoticheminiu fiksatoriumi – FAS miðiniu (formalinas, acto rûgðtis ir 50° etiloalkoholis – 1:1:18). Medþiaga dehidratuota 100% etilo alkoholiu ir impregnuota191

parafinu. Skersiniai 10 µm lapø pjûviai, padaryti rotaciniu mikrotomu (Reichert,Ðvedija), po inkubacijos 1% periodinëje rûgðtyje nudaþyti Ðifo reagentu(„Fluka“, Ðveicarija) ir perkelti á histologinius preparatus. Lapø pjûviainufotografuoti skaitmenine kamera „PENTAX“ ist*D su ðviesiniu mikroskopu„NU2“ (Karl Zeiss, Vokietija), iðanalizuoti ir ávertinti lapo audiniø struktûrosparametrai. Morfometrinis ir citomorfologinis lapø skaitmeniniø vaizdø tyrimasatliktas naudojant vaizdø analizës sistemà „IBAS“ (Opton, Vokietija) ir„SigmaScan Pro“ (Jandel Scientific Software) programø paketà. Duomenysstatistiðkai apdoroti „MS EXEL 7“.Rezultatai. Tolerantiðkumo ultravioleto-B spinduliuotei tyrimai atskleidëskirtingà 1-9 kJ m 2 d -1 doziø poveiká sëjamosios pipirnës lapams augti ir vystytis.Bandymo pradþioje á fitotronø kameras perkelti trijø parø sëjamosios pipirnësaugalai buvo su dviem lapais. Nepriklausomai nuo penkiø parø ekspozicijosskirtingø UV-B doziø spinduliuotës aplinkoje, bandymo pabaigoje visø variantøaugalai buvo su keturiais skirtingo dydþio ir iðsivystymo lapais. 1 kJ m 2 d -1 dozëpaskatino (1b pav.), o didesnës dozës labai pristabdë (1b-f pav.) pirmøjø lapeliøaugimà. Antrieji lapeliai formavosi visuose variantuose. Tik 3 kJ m 2 d -1spinduliuotëje apie 85% augalø buvo su iðsiskleidusiais treèiojo ir ketvirtojolapø lapalakðèiais. 5-9 kJ m 2 d -1 UV-B dozëmis paveiktø augalø pirmosios lapøporos pavirðiuje aptikta chlorozës ir nekrozës paþeistø srièiø, keitësi lapøstandumas bei spalva – ið þalios á rudai þalià.abc d e f1 pav. UV-B spinduliuotës poveikis sëjamosios pipirnës lapø vystymuisi(a – be poveikio, b – švitinta 1, c 3, d – 5, e – 7, f 9 kJ m 2 d -1 . Mastelis – 1 cm)Fig. 1. Impact of UV-B radiation on the development of garden cress leaves (a – controlwithout radiation, b – 1, c 3, d – 5, e – 7 and f - 9 kJ m 2 d -1 . Bars – 1 cmSiekiant kiekybiðkai ávertinti skirtingø UV-B doziø poveiká lapams augti,atlikta lapø ploto, storio ir biomasës kaupimosi kiekybinë analizë (lentelë).Nustatyta stimuliuojanti 1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës átaka sëjamosiospipirnës lapams. Vidutinis jø plotas buvo 6%, pirmojo lapo didþiojo lapalakðèiostoris – 24% didesni uþ kontroliniø augalø, t.y. augusiø be UV-B. Ði dozë 30%paskatino þaliosios lapø masës kaupimàsi palyginus su kontroliniais augalais,192

taèiau sausosios medþiagos ðio varianto augalø lapuose sudarë tik apie 4%þaliosios masës, o kontroliniø augalø lapuose – 6%. 3 kJ m 2 d -1 UV-Bspinduliuotës poveikis lapams buvo neigiamas: vidutinis lapø plotas sumaþëjoapie 30%, þalioji masë – 23% negu be UV-B. Kita vertus, sausøjø medþiagøkiekis lapuose padidëjo iki 8% þaliosios masës, lapalakðèiø storis nesiskyrë nuokontroliniø augalø lapø. Augalams augant, nuo didesniø spinduliuotës doziølapø augimo slopinimo reakcija buvo dar stipresnë. Vidutinis augalo lapø plotasnuo 5 kJ m 2 d -1 spinduliuotës statistiðkai nesiskyrë nuo buvusio iki UV-Bpoveikio, t.y. trijø parø amþiaus augalø iki perkëlimo á fitokamerastolerantiðkumo UV-B spinduliuotei bandymams. Prie 7 ir 9 kJ m 2 d -1 doziøaugalo lapø plotas buvo statistiðkai patikimai maþesnis, taèiau ðios UV-B dozësvisiðkai neuþslopino þaliosios lapø masës augimo ir sausøjø medþiagø kaupimosi(lentelë).Lentelë. Skirtingø UV-B doziø poveikis sëjamosios pipirnës lapø augimoparametramsTable. Impact of different UV-B doses on the parameters of leaf growth of garden cressUV-B dozës, kJ m 2 d -1UV-B doses, kJ m 2 d -1plotasarea, cm 2Lapø augimo parametrai, vidurkis . ± vid.st.pakl.Plant leaf parameters, mean ± SEstoristhickness, µmþalia masëfresh weight, mgsausa masëdray weight, mgIki poveikio / Pretreatment 0,59 ± 0,01 190,5 ± 5,2 14,69 ± 0,47 -0 (Kontrolë / Control) 1,09± 0,09 249,9 ± 6,7 50,86 ± 3,12 2,97 ± 0,901 1,15 ± 0,06 310,8 ± 7,3* 65,88 ± 3,41* 2,61 ± 0,773 0,75 ± 0,03*° 249,8 ± 7,0° 39,31 ± 2,03* 2,93 ± 0,265 0,50 ± 0,05* 241,1 ± 8,0° 28,82 ± 1,82* 3,73 ± 0,607 0,38 ± 0,02*° 239,2 ± 6,3° 20,34 ± 1,21* 1,87 ± 0,169 0,46 ± 0,01*° 290,3 ± 7,8° 27,64 ± 1,71* 2,46 ± 0,12* – statistiðkai skiriasi nuo kontroliniø, kai p≤ 0,01; ° – statistiškai skiriasi nuo varianto ikipoveikio, kai p≤ 0,001* – difference from control is statistically significant at p≤ 0.01; ° – difference from pretreatmentvariant is statistically significant at p≤ 0.001Morfometrinë sëjamosios pipirnës lapø analizë parodë, kad 1 kJ m 2 d -1UV-B spinduliuotë labai paskatino pirmojo ir antrojo lapø tástamàjá augimà –atitinkamai 18% ir 11% ir neturëjo esminio poveikio treèiojo ir ketvirtojolapø augimui (2 pav.). Nuo 3 kJ m 2 d -1 dozës pasireiðkë neigiama pirmøjødviejø lapø tástamojo augimo reakcija, jie buvo 28% trumpesni negu beUV-B. Kita vertus, ði dozë ið esmës stimuliavo treèiojo ir ketvirtojo lapø augimà(1, 2 pav.). Ankstyvuoju laikotarpiu 3 kJ m 2 d -1 dozës stiprus slopinamasis efektaspasireiðkë pirmiesiems lapams, o vëliau susiformavusiø antrøjø lapø reakcijabuvo pozityvi. Šis faktas leidþia manyti, kad 3 kJ m 2 d -1 dozës poveikis trijøparø amþiaus sëjamosios pipirnës lapams buvo adaptacinio pobûdþio.Paþymëtina, kad 1 kJ m 2 d -1 ir 3 kJ m 2 d -1 UV-B dozës, artimos esanèiomsgamtoje, paskatino skirtingà lapø tástamàjá augimà.193

Lapu ilgisLeaf length,cm43211L 2L 3L 4L0Iki poveikioPretreatment0 1 3 5 7 9UV-B dozës / UV-B doses (kJ m -2 d -1 )2 pav. UV-B doziø poveikis sëjamosios pipirnës lapams. 1L – pirmasis, 2Lantrasis, 3L – treèiasis, 4L – ketvirtasis lapasFig. 2. Impact of UV-B doses on the growth of garden cress leaves. 1L – the first, 2Lsecond, 3L third and 4L – fourth leaf5 kJ m 2 d -1 UV-B dozë beveik visai uþslopino pirmojo ir antrojo lapøtástamàjá augimà, o treèiasis ir ketvirtasis lapas uþaugo tokio pat ilgio, kaip irkontroliniø augalø. Nuo 7 kJ m 2 d -1 ir 9 kJ m 2 d -1 doziø pirmieji du lapaipaaugo labai nedaug, jø vidutinis ilgis artimas buvusiam bandymo pradþioje.Ðios sàlygos neuþslopino treèiojo ir ketvirtojo lapø genezës, nors jie buvomaþdaug 33% trumpesni negu kontroliniø augalø.Lapø pavirðiaus mikroskopinio tyrimo rezultatai parodë UV-B doziøpoveiká sëjamosios pipirnës lapø þiotelëms ir epiderminiams audiniams.Kontroliniø augalø þioteliø indeksas adaksialinëje (virðutinëje) ir abaksialinëje(apatinëje) lapø pusëje (3 pav.), kaip ir epiderminiø làsteliø tankis, t.y. jøkiekis viename mm 2 lapø pavirðiaus, statistiðkai nesiskyrë (286,7 ± 5,2 ir277,9 ± 6,5). Nuo 1 kJ m 2 d -1 UV-B dozës adaksialinis þioteliø indeksassumaþëjo 8% palyginus su analogiðku kontroliniø augalø rodikliu (3 pav.).Kadangi epiderminiø làsteliø kiekis abiejose lapo pusëse statistiðkai nepakito(291,3 ± 3,6 ir 285,3 ± 3,8), esminá adaksialinio þioteliø indekso sumaþëjimàlëmë neigiamas ðios UV-B dozës poveikis þioteliø formavimuisi virðutiniamelapø pavirðiuje. Palyginus su kontroliniø augalø lapais, 3 kJ m 2 d -1 UV-Bspinduliuotës átaka epiderminiø làsteliø tankiui virðutiniame ir apatiniamelapø pavirðiuje buvo nedidelë (atitinkamai – 286,0 ± 3,4 ir 290,7 ± 4,1). Ðidozë paskatino þioteliø vystymàsi, ypaè abaksialinëje lapø pusëje. Nustatyta,kad po penkiø parø kultivavimo 5 kJ m 2 d -1 UV-B ir didesniø doziøspinduliuotëje buvo ne tik nuslopintas pirmøjø dviejø lapø augimas, bet irpaþeistas adaksialinis lapø pavirðius, kuriame dauguma làsteliø buvoplazmolizuotos ir prasidëjo jø nekrozë. Abaksialinis þioteliø indeksas iðlikokiek didesnis negu kontroliniø augalø lapø. Nuo intensyvesniø UV-Bspinduliuotës doziø jis vis maþëjo dël epiderminiø làsteliø tankio didëjimo,kuris nuo 9 kJ m 2 d -1 dozës uþaugo iki 290,7 ± 4,1 làsteliø viename mm 2pavirðiaus. Kontroliniø augalø þioteliø dydþio tyrimas parodë, kad jø ilgis(32,1 ± 0,9 µm) ir plotis (17,2 ± 0,2 µm) buvo didesni virðutiniame lapøpavirðiuje negu apatiniame (28,7 ± 0,9 ir 15,4 ± 0,4 µm). Þioteliø matmenysabiejose lapø pusëse susilygino, kai buvo 1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotë. Josbuvo apie 30,7 µm ilgio ir 16,5 µm ploèio. Nuo 3 kJ m 2 d -1 ir didesniø UV-B194

doziø iðlikusios sveikos adaksialinio lapø pavirðiaus þiotelës dar kiek sutrumpëjo,buvo panaðaus ploèio. Lapø apaèioje þioteliø parametrai irgi nepasikeitë.Žioteliu indeksasStomatal index0,400,380,360,340,32ADAB0,300 1 3 5 7 9UV-B dozës / UV-B doses kJ m 2 d -13 pav. Þioteliø indekso adaksialinëje (AD) ir abaksialinëje (AB) sëjamosiospipirnës lapø pusëje priklausomybë nuo UV-B doziøFig. 3. Dependence of stomatal index in adaxial (AD) and abaxial (AB) side of garden cressleaves on UV-B dosesDetalizuojant sëjamosios pipirnës lapø struktûros pokyèius nuo skirtingøUV-B doziø, atlikta anatomo-morfologinë bei citomorfologinë pirmøjø lapødidþiojo lapalakðèio centrinës dalies analizë (4 pav.). Nustatytas ryðkusstimuliuojantis 1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës poveikis virðutinio epidermioir mezofilio làsteliø augimui (4b pav.). Kaip ir kontroliniø augalø lapuose,mezofilio audinys ðiame variante homogeniðkas, didþioji jo dalis sudaryta iðovaliø làsteliø su didesniais tarpulàsèiais be diferencijuotos statinësparenchimos. 3 kJ m 2 d -1 UV-B sukëlë dalies epiderminiø làsteliø paþaidasadaksialiniame lapø pavirðiuje, bet paskatino statinës parenchimosdiferenciacijà apie 35% lapø (4c pav.).a b c4 pav. UV-B spinduliuotës poveikis sëjamosios pipirnës lapø struktûrai(a – kontroliniai be poveikio, b – švitinta 1 kJ m 2 d -1 UV-B ir c 3 kJ m 2 d -1 UV-B.Mastelis – 20 µm)Fig. 4. Influence of UV-B radiation on garden cress leaf structure (a – control withoutradiation, b – 1 kJ m 2 d -1 UV-B and c 3 kJ m 2 d -1 UV-B radiation. Bars – 20 µm)195

Citomorfometrinë lapø làsteliø augimo analizë patvirtino anksèiau gautusduomenis apie esminá stimuliuojantá 1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës poveikálapo augimui (5 pav.). Nuo 1 kJ m 2 d -1 UV-B dozës lapø adaksialinio epidermiolàsteliø plotas buvo 74%, mezofilio 31%, abaksialinio epidermio 20% didesnisnegu kontroliniø augalø. 3 kJ m 2 d -1 UV-B dozë destruktyviai paveikë adaksialinálapø epidermá ir slopino kitø audiniø làsteliø augimà: mezofilio ir abaksialinioepidermio làsteliø plotas sumaþëjo 20% negu kontroliniø augalø. Ði UV-Bdozë teigiamai poveikë mezofilio diferenciacijà. Panaði làsteliø augimo reakcijanustatyta nuo 5 kJ m 2 d -1 ir didesniø UV-B spinduliuotës doziø. Ðiø bandymovariantø augalø pirmøjø lapø adaksialinis epidermis buvo visai nekrozuotas.Kita vertus, daugumos lapø mezofilyje galima buvo iðskirti kelias netvarkingasstatinës parenchimos làsteliø eiles. Tai liudija apie ankstyvesnæ, greitesnæmezofilio diferenciacijà nuo didesniø UV-B spinduliuotës doziø.Lasteliu plotasCell area, µm 214012010080604020ADEMezofilis / MesophyllABE0 1 3 5 7 9UV-B dozës / UV-B doses, J m 2 d -15 pav. Sëjamosios pipirnës lapø audiniø làsteliø ploto priklausomybë nuoUV-B doziø. ADE – adaksialinis epidermis, ABE – abaksialinis epidermisFig. 5. Dependence of cell area in different tissues of garden cress leaves on UV-B doses.ADE – adaxial epidermis, ABE – abaxial epidermisKiekybinë mezofilio audiniø skersiniuose lapø pjûviuose analizë parodë,kad vidutinis chloroplastø, rastø kontroliniø augalø làstelëse, kiekis buvo11,8 ± 0,2, paveiktø 1 kJ m 2 d -1 UV-B – 12,0 ± 0,2 ir 5 kJ m 2 d -1 UV-B dozëmis– 12,6 ± 0,2. Nors UV-B spinduliuotës doziø poveikis sëjamosios pipirnëslapø làsteliø augimui ir bûklei buvo skirtingas, chloroplastø kiekis mezofiliolàstelëse beveik nepakito visomis bandymo sàlygomis.Aptarimas. Manoma, kad intensyvi UV-B spinduliuotë gali paankstintilapø diferenciacijos ir senëjimo procesus, susijusius su lapø struktûrosmodifikacijomis (Kakani ir kt., 2003, 2004). Augalams bûdinga prisitaikyti prietam tikro UV-B spinduliuotës, kaip ir prie ðviesos spektro, intensyvumo, kuriodiapazonà (tolerancijos ribos) lemia augalo rûðis, amþius, poveikio trukmë irkiti aplinkos veiksniai. Kai UV-B dozës didesnës uþ ðias ribas, pasikeièia augalolapø anatomija bei morfologija, sumaþëja biomasë (Coleman, Day, 2004, Kakaniir kt., 2003; Zhao ir kt., 2003).Sëjamosios pipirnës tolerantiðkumui UV-B dozëms ávertinti atliktibandymai kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis su trijø parø augalais, kurie196

penkias paras kultivuoti fitokamerose su 1, 3, 5, 7 ir 9 kJ m 2 d -1 UV-Bspinduliuote. Palyginus su kontroliniais augalais be UV-B, nustatyta ryški,augimà skatinanti 1 kJ m 2 d -1 UV-B dozës átaka. Ði dozë padidino lapø augimoir vystymosi rodiklius: lapø plotas padidëjo 6%, storis – 24% (1 lentelë), ilgis –vidutiniðkai 14% (2 pav.), þaliosios biomasës kiekis – 30% (1 lentelë). Gautiduomenys leidþia teigti, kad kontroliuojamosios aplinkos sàlygomis UV-Bspinduliuotës dozës iki 1 kJ m 2 d -1 skatina sëjamosios pipirnës daigø lapø augimàir jø vystymàsi. Lapø morfogenetinë reakcija á 3 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotæbuvo nevienareikðmë. Ði UV-B dozë stabdë pirmosios lapø poros ir skatinoantrosios poros augimà (1, 2 pav.), bet vidutinis augalo lapø plotas sumaþëjo30%, þaliosios biomasës kaupimasis – 23% (1 lentelë), buvo paþeista daliesadaksialinio pavirðiaus epidermio làsteliø struktûra. 5, 7 ir 9 kJ m 2 d -1 UV-Bdoziø poveikis sëjamosios pipirnës lapø augimui panaðus, nors adaksialinislapø epidermis buvo labiau paþeistas. Paþymëtina, kad vidutinis lapø plotas poðiø UV-B doziø poveikio sumaþëjo palyginus su augalø lapais iki poveikio. Ðioreiðkinio prieþastis galëtø bûti lapø dehidratacija, nes, sprendþiant pagal jøstorio, þaliosios masës ir kiekio prieaugá (1 lentelë, 2 pav.), augimas ir vystymasisnebuvo visai sustojæs. Apibendrinant lapø augimo rodiklius, galima teigti, kadsëjamosios pipirnës tolerantiðkumo UV-B spinduliuotei aukðèiausia riba yra3 kJ m 2 d -1 , nes 5 kJ m 2 d -1 UV-B labai ir negráþtamai paþeidë lapø struktûrà.Skirtingø rûðiø augalø tolerancija UV-B spinduliuotei labai varijuoja irpriklauso nuo konkreèiø bandymø sàlygø (Searles ir kt., 2001). Kakani ir kolegø(2003) duomenimis, didesnës uþ 8 kJ m 2 d -1 UV-B dozës slopino medvilnëslapø augimà, ði reakcija stiprëjo pagal augalø amþiø. Panaðaus intensyvumoUV-B, t.y. 9 kJ m 2 d -1 ir daugiau, irgi slopino þirniø lapø augimà (Mepsted irkt., 1996). Hoffman su bendraautoriais (2001) nustatë panaðià baltøjø dobilølapø reakcijà á dar intensyvesnæ 13,3 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotæ. Ðios dozësdaug didesnës uþ tolerancijos UV-B ribà jaunø, trijø parø sëjamosios pipirnësaugalø, kuri buvo nustatyta per penkiø parø kultivavimo laikotarpákontroliuojamosios aplinkos sàlygomis. Tai gali bûti susijæ su poveikioperiodiðkumu, o ne su vienkartiniu, epizodiniu UV-B padidëjimu. KadangiLietuvoje vidutinë UV-B spinduliuotës dozë vasarà yra apie 2,1 kJ m 2 d -1(Jonavièienë, 2005), todël, mûsø manymu, natûralioje aplinkoje galimisëjamosios pipirnës augimo ir vystymosi pokyèiai.Þinoma, kad lapø augimas koreliuoja su làsteliø kiekiu bei tiesiogiaipriklauso nuo augalo genotipo ir aplinkos veiksniø (Cookson ir kt., 2005).Lapø struktûra ir fiziologinë bûklë neatsiejama nuo jø pagrindinës funkcijos –fotosintezës. Pavirðiniai epidermio ir statinës parenchimos audiniai apsaugovidines lapo struktûras nuo UV-B ir ðviesos pertekliaus (Kakani ir kt., 2004).Mezofilis ir jo diferenciacija apsprendþia fotosintetiná potencialà (Kakani irkt., 2003). Þioteliø augimà ir laidumà lemia ne tik lapø amþius, bet ir daugelisaplinkos veiksniø, tarp jø ir UV-B spinduliuotës intensyvumas (Day, Neale,2002; Nogues ir kt., 1999). Sëjamosios pipirnës lapø anatomo–morfologinëanalizë iðryðkino teigiamà 1 kJ m 2 d -1 UV-B dozës poveiká visø lapo audiniølàsteliø augimui (4, 5 pav.). Adaksialinio epidermio làsteliø plotas buvo 74%,197

mezofilio – 31%, abaksialinio epidermio – 20% didesnis negu kontroliniøaugalø. 3 kJ m 2 d -1 ir didesnës UV-B spinduliuotës dozës paþeidë virðutinálapø pavirðiø, ardë epideminá audiná bei slopino kitø audiniø làsteliø augimà(5 pav.). Lapø ir atskirø audiniø làsteliø ploto sumaþëjimà galëjo labiau lemtisulëtëjæ làsteliø tástamojo augimo negu dalijimosi procesai. Bûtina atsiþvelgtiá dehidratuojantá ðiø UV-B spinduliuotës doziø poveiká lapams augti ir vystytis,nes, labai sumaþëjus lapø þaliajai masei (1 lentelë), sausøjø medþiagø pokytisbuvo neesminis. Paþymëtina, kad didesnës UV-B spinduliuotës dozës skatinomezofilio diferenciacijà á statinæ ir puriàjà parenchimas (4 pav.). Panaðauspobûdþio lapø struktûros modifikacijos nustatytos baltøjø dobilø (Hoffman irkt., 2001), þirniø (Mepsted ir kt., 1996) ir medvilnës augalø po ekspozicijos8 kJ m 2 d -1 ir didesnëmis UV-B dozëmis. Ðios tendencijos siejamos sufotosintetinanèiø audiniø morfogenezës optimizavimu, kai augalas siekiamaksimaliai realizuoti fotosintezës potencialà.Išvados. 1. 1 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës dozë skatina sëjamosios pipirnëspirmosios lapø poros augimà, o 3 kJ m 2 d -1 UV-B slopina ðiø lapø ir skatinaantrosios poros lapø augimà bei vystymàsi.2. 3 kJ m 2 d -1 ir didesnës UV-B spinduliuotës dozës slopina lapo audiniølàsteliø tástamàjá augimà.3. 5, 7 ir 9 kJ m 2 d -1 UV-B spinduliuotës dozës ið esmës sumaþina sëjamosiospipirnës lapø plotà ir jø þaliàjà biomasæ, paþeidþia virðutiná lapø pavirðiø,làstelinë lapø struktûra pasidaro kompaktiðkesnë.4. Anatominës–morfologinës analizës duomenimis, sëjamosios pipirnëstolerantiðkumo UV-B spinduliuotei riba yra 3 kJ m 2 d -1 , o 5 kJ m 2 d -1 ir didesnësUV-B spinduliuotës dozës sukelia negráþtamus lapø struktûros pokyèius.Pastaba. Darbas atliktas kaip sudëtinë tyrimø dalis, vykdomø pagalLietuvos valstybinio mokslo ir studijø fondo remiamà prioritetiniø krypèiøprogramos projektà „Antropogeniniø klimato ir aplinkos pokyèiø kompleksinispoveikis miðkø ir agroekosistemø augalijai („APLIKOM”)”.Gauta2006 01 18Parengta spausdinti2006 04 25198

Literatûra1. Coleman R. S., Day T. A. Response of cotton and sorghum to severallevels of subambient solar UV-B radiation: a test of the saturation hypothesis // Physiol.Plant. 2004. Vol. 122. P. 362-372.2. Cookson S. J., van Lijsebettens M., Granier Ch.Correlation between leaf growth variables suggest intrinsic and early controls of leafsize in Arabidopsis thaliana // Plant Cell Environm. 2005. Vol. 28. P. 1355-1366.3. Day T. A., Neale P. J. Effects of UV-B radiation on terrestrial andaquatic primary producers // Annuu. Rev. Ecol. Syst. 2002. Vol. 33. P. 371-396.4. Hoffman R. W., Campbell B. D., Fountain D. W. et al.Multivariate analysis of intraspecific responses to UV-B radiation in white clover(Trifolium repens L. ) //Plant Cell Environm. 2001. Vol. 24. P. 917-927.5. Hollosy F. Effects of ultraviolet radiation on plant cells // Micron. 2002.Vol. 33. P. 179-197.6. Frederick J. E., Slusser J. R., Bigelow D. S. Annualand interannual behaviour of solar irradiance revealed by broadband measurements //Photochem. Photobiol. 2000. Vol. 72. P. 488-496.7. Jonavièienë R. Ultravioletinës Saulës spinduliuotës matavimaiLietuvos meteorologijos tarnyboje // Meteorologija ir hidrologija Lietuvoje: raida irperspektyvos. 2005. VU. P. 48-50.8. Kakani V. G., Reddy K. R., Zhao D., Gao W. Senescenceand hyperspectral reflectance of cotton leaves exposed to ultraviolet-B radiation andcarbon dioxide // Physiol. Plant. 2004. Vol. 121. P. 250-257.9. Kakani V. G., Reddy K. R., Zhao D., MohammedA. R. Effects of ultraviolet-B radiation on cotton (Gossypium hirsutum L.) morphologyand anatomy // Ann. Bot. 2003. Vol. 91. P. 817-826.10. M epsted R., Paul N., Nogues S., et al. Effects of enhancedUV-B radiation on pea (Pisum sativum L.) grown under field conditions // GlobalChange Biology. 1996. Vol. 2. P. 325-334.11. M urashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth andbioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. P. 473-494.12. N o g u e s S., Allen D.J., Morison J., et al. Characterizationof stomatal closure caused by ultraviolet-B radiation // Plant Physiol. 1999. Vol. 121.P. 489-496.13. Searles P. S., Flint S. D., Caldwell M. M. A metaanalysisof plant field studies simulating stratospheric ozone depletion // Oecologia.2001. Vol. 127. P. 1-10.14. X i ong F., Day T. A. Effects of solar ultraviolet-B radiation duringspringtime ozone depletion on photosynthesis and biomass production of Antarcticvascular plants // Plant Physiol. 2001. Vol. 125. P. 738-751.15. Z hao D., Reddy K. R., K akani V. G., et al. Growth andphysiological responses of cotton (Gossypium hirsutum L.) to elevated caebon dioxideand ultraviolet-B radiation under controlled environmental conditions // Plant CellEnvironm. 2003. Vol. 26. P. 771-782.199

SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. SCIENTIFIC ARTICLES.2006. 25(2). 190-200.EFFECT OF ULTRAVIOLET-B RADIATION ON THE GENESISOF GARDEN CRESS LEAVESD. Švegþdienë, D. Raklevièienë, D. KoryznienëSummaryIn order to determine the level of tolerance to ultraviolet-B radiation, the effects ofdifferent UV-B doses on leaf growth and development of garden cress (Lepidiumsativum L.) were investigated. After three days of growth, the seedlings were cultivatedunder controlled environment conditions and exposed to 0, 1, 3, 5, 7 and9 kJ m 2 d -1 UV-B radiation. Tolerance to UV-B was qualified by measuring theseparameters: leaf number, total area, length, thickness, fresh and dry weight, anatomicmorphologicaland cytological characteristics.It was determined a significant stimulating impact of 1 kJ m 2 d -1 UV-B radiationon leaf growth. Compared with the control plants grown without UV-B radiation, theincrease of the total leaf area reached 6%, thickness – 24%, length of the first leaf pair– 14%, fresh weight – 30%. Furthermore, the cell area of the mesophyll tissue increasedby 31%, while that of the abaxial and adaxial epidermis – by 74% and 20%, respectively.An ambiguous leaf reaction was induced by the 3 kJ m 2 d -1 UV-B radiation. ThisUV-B dose reduced the growth of the first leaf pair and stimulated the growth anddevelopment of the second ones. However, the total leaf area was smaller by 30% andfresh weight – by 23% than analogous parameters of control plant leaves. UV-B radiationby 5-9 kJ m 2 d -1 doses inhibited the growth of the both leaf pairs, disrupted the abaxialleaf surface and provoked a dehydration of leaf tissues. The action of 3 kJ m 2 d -1 UV-Bradiation and larger radiation doses induced the differentiation of the mesophyll intopalisade and strong mesopyll layers though inhibited the expansion of leaf tissue cells.The data imply that garden cress plants are able to tolerate UV-B radiation up to3 kJ m 2 d -1 dose under controlled environment conditions.Key words: epidermis, garden cress (Lepidium sativum L.), growth, leaf,ultraviolet-B (UV-B), stomata.200

ATMINTINË AUTORIAMS, RAÐANTIEMS Á MOKSLO DARBUS„SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË“Straipsnio rankraðèio pateikimo - priëmimo procedûraStraipsnius redakcijai gali pateikti bet kurie Lietuvos ar uþsienioðalies mokslo darbuotojai bei asmenys, dirbantys moksliná darbà. Nemokslo darbuotojo straipsnis turi bûti paraðytas kartu su mokslodarbuotoju.Rankraðtis redakcijai siunèiamas paðtu dviem egzemplioriais,atspausdintas kompiuteriu popieriuje, prisilaikant toliau tekste nurodytøreikalavimø. Pateiktas straipsnio rankraðtis uþregistruojamas irperduodamas redkolegijos nariui, kuruojanèiam ðià sritá. Jis ávertina, arrankraðèio turinys ir forma atitinka svarbiausius periodiniamsstraipsniams keliamus reikalavimus. Rankraðèiai, kurie buvo atmestipirmojo vertinimo metu, su paaiðkinamuoju raðtu gràþinami autoriui.Jeigu straipsnio tinkamumas nekelia abejoniø, redkolegijos narys skiriadu recenzentus.Pataisytà rankraðtá autorius per deðimt dienø turi atsiøsti el. paðtuarba paðtu redakcijai kartu su elektronine laikmena (diskeliu).Reikalavimai rankraðèiuiStruktûra ir apimtisRankraðèio forma turi atitikti periodiniams moksliniamsstraipsniams keliamus reikalavimus. Teksto ir jo sudëtiniø daliø sekatokia:- Straipsnio pavadinimas (ne daugiau kaip 10 þodþiø);- Autoriaus vardas, pavardëVardas raðomas maþosiomis, pavardë - didþiosiomis raidëmis. Jeiguyra keli autoriai, raðoma maþëjanèia jø autorystës indëlio tvarka.- Institucija, adresas, elektroninis paðtas;Pagrindinis tekstas- Santrauka (iki 1400 raðybos þenklø arba 250 þodþiø);Labai glaustai pateikiami tikslai, sàlygos, svarbiausieji rezultatai.- Reikðminiai þodþiai (ne daugiau kaip 10, abëcëlës tvarka);- ÁvadasTrumpai iðdëstoma nagrinëjama problema, ankstesnieji kitøpanaðiø tyrimø rezultatai, darbo reikalingumas, originalumas.Nurodomas darbo tikslas.- Tyrimo objektas ir metodai;201

- RezultataiTrumpai iðdëstomi tyrimø metu surinkti duomenys, dokumentai(lentelës, grafikai).- AptarimasAptariami, bet nekartojami "Rezultatø" skyrelyje pateiktiduomenys, palyginami su kitø autoriø duomenimis, aiðkinamos tirtøreiðkiniø prieþastys, keliamos naujos idëjos, hipotezës.- Iðvados;- LiteratûraRekomenduojama talpinti ne maþiau kaip 10 naujausiø raðoma temaliteratûros ðaltiniø.- Santrauka anglø kalba (600-1400 sp. þenklø);- Padëka (neprivaloma);Straipsnio pabaigoje turi bûti autoriaus (-iø) ar kitø uþ straipsnáatsakingø asmenø paraðas bei pasiraðymo data.Straipsniai, kurie paraðyti remiantis netradiciniais bandymøduomenimis ir jø rezultatais, gali turëti ir kitokias struktûrines tekstodalis.Straipsnis turi bûti ne daugiau kaip 10-15 puslapiø apimties,áskaitant lenteles ir paveikslus (didesnës apimties straipsniai derinamisu redkolegijos pirmininku).Teksto parengimasStraipsnis raðomas lietuviø, anglø ar rusø kalba IBM tipokompiuteriu, spausdinamas MO Microsoft WORD for Windows 95;98; 2000 teksto redaktoriais TIMES NEW ROMAN 12 dydþio ðriftu,vienoje A 4formato (210 x 297 mm) lapo pusëje, atstumas tarprankraðèio eiluèiø - 1 (single), tekstui po recenzijø - 1,5 (1,5 lines),iðlyginamas ið abiejø pusiø, pateikiamas elektroninëje laikmenoje -1,44 MB diskelyje. Paraðèiø plotis virðuje - 2 cm, apaèioje - 2 cm,deðinëje -1,5 cm, kairëje - 3 cm.Paryðkintai (Bold) raðoma straipsnio pavadinimas visomis kalbomis,antraðtës bei svarbiausieji struktûriniai elementai (santrauka, ávadas,metodai, sàlygos, rezultatai, diskusija, iðvados, literatûra). Kursyvu(Italic) raðomi lotyniðki augalø rûðiø, genèiø, ligø, kenkëjø irmikroorganizmø pavadinimai. Augalø veisliø pavadinimai raðomiviengubose kabutëse.Cituojamas ðaltinis tekste nurodomas lenktiniuose skliaustuose(autoriaus pavardë, metai).202

LentelësLenteliø duomenys neturi dubliuotis su paveikslø ar kitosiliustracinës medþiagos informacija.Lenteliø tekstas raðomas lietuviø ir anglø kalbomis. Jeigu straipsnisparaðytas rusø kalba - rusø ir anglø. Jei lietuviø ir anglø tekstai talpinamivienoje eilutëje, tarp jø dedamas þenklas /. Lentelës teksto dalysvertikaliomis ir horizontaliomis linijomis neatskiriamos. Horizontaliomislinijomis atskiriamos tik lentelës metrikos dalys bei lentelës pabaiga.Lentelës padëtis puslapyje tik vertikali (Portrait).Bandymø variantai lentelëse neturi bûti þymimi skaièiais,sudëtingomis santrumpomis, o pateikiami visa arba suprantamaisutrumpinta apraðo forma.Statistiniai duomenys, skaièiai ir skaitmenysPageidautina detaliai apraðyti taikytus tyrimø metodus ir nurodytijø originalius ðaltinius. Labai svarbi informacija apie lauko, vegetaciniøir kt. bandymø iðdëstymo schemà ir jos pasirinkimo motyvus. Lentelëseir paveiksluose pateikiami duomenys privalo bûti statistiðkai apdoroti:apskaièiuoti vidurkiai, jø kitimo paklaidos, ryðio ir jo tikslumokoeficientai, patikimo skirtumo ribos (priimtiniausia apskaièiuoti 95%arba ir - 90,99% tikimybës lygiu) ir pan. Rodikliø þymëjimo santrumposturi bûti paaiðkintos, jeigu jos neatitinka tarptautiniø ISO standartø[13].Reikðminiø skaièiø turi bûti ne daugiau negu leidþia bandymometodas. Variantø vidurkiai turi bûti suapvalinti iki 1/10, apskaièiuotosjø standartinës paklaidos.Kieká þymintys skaièiai raðomi arabiðkais skaitmenimis, pvz.: 15 tonø,o eilæ þymintys gali bûti raðomi ir romëniðkai, ir arabiðkai, pvz.: XXamþius, 2 pavyzdys.Skaièiai nuo vieneto iki devyniø raðomi þodþiu, iðskyrus, kai jiereiðkia matavimo vienetø dydá (pvz.: 5 km, bet "trys variantai") arba yraprasminë skaièiø seka (pvz.: 6, 9, 12 tarpsnis). Tarp daugiaþenkliø skaièiøklasiø paliekamas tarpelis, pvz., 42 351. Procentai þymimi %, kai reiðkiakonkretø skaièiø, taèiau "procentiniai vienetai" raðomi tik þodþiu.Deðimtainës trupmenos dalys nuo sveikøjø skaièiø atskiriamos kableliu.PaveikslaiVisa iliustracinë medþiaga - brëþiniai, grafikai, diagramos,fotografijos, pieðiniai ir kt. - vadinami bendru paveikslø vardu. Tekstasjuose raðomas lietuviø ir anglø kalbomis.203

Paveikslai turi bûti nespalvoti, padaryti Microsoft Office 95, 98, 2000paketo elektroninëje lentelëje EXCEL arba naudojantis kitomis ðiopaketo programomis ir pateikiami straipsnio tekste bei atskira EXCELbyla diskelyje. Ranka pieðti, braiþyti, kopijuoti paveikslai nepriimamiarba jie perdaromi pagal galiojanèius maketavimo ákainius. Redakcijapasilieka teisæ keisti jø formatà pagal straipsnio ar viso leidinio dizainà.Áraðai ir simboliai paveiksluose turi bûti paraðyti ne maþesniu kaip10 ðrifto dydþiu. Paveikslø blokø dalys turi bûti suþymëtos raidëmisa, b, c ir t.t.Literatûros sàraðasÁ literatûros sàraðà gali bûti átraukiama:- straipsniai, atspausdinti moksliniuose periodiniuose þurnaluose,moksliniuose recenzuotuose leidiniuose ( knygose, monografijose),moksliniø konferencijø, simpoziumø, kuriø medþiaga buvo recenzuotaarba struktûros ir apimties poþiûriu atitinka moksliniø periodiniø leidiniøstraipsniø reikalavimus, straipsniø rinkiniuose;- mokslinës knygos, monografijos, maþesnës apimties recenzuotiir tik iðimtinai mokslinës paskirties leidiniai (t.y. disertacijø mokslolaipsniui ágyti santraukos) arba jø dalys;Sàraðe rekomenduojama talpinti ne maþiau kaip deðimt literatûrosðaltiniø. Visi jie turi bûti cituojami tekste. Du treèdaliai ðaltiniø turëtøbûti ne senesni kaip ketveriø-ðeðeriø metø, o senesni - tik ypatingaireikðmingi ir svarbûs. Autoriaus cituotini tik tie darbai, kurie tiesiogiaisiejasi su nagrinëjama tema.Mokslinës ataskaitos, rankraðtinë medþiaga, vadovëliai, þinynai,konferencijø medþiaga (tezës ar trumpi paraneðimai), rekomendacijos,reklaminiai bukletai bei laikraðèiai literatûros ðaltiniais nelaikomi ir ásàraðà neátraukiami. Nuorodos á standartus, þinynus ir kitusnormatyvinius teisinius dokumentus nurodomos puslapiø iðnaðose.Uþsienyje leistø þurnalø, konferencijø rinkiniø ir kt. pavadinimainetrumpinami. Literatûra sàraðe suraðoma abëcëlës tvarka.KnygosBulavas J. Augalø selekcija. V.: Mintis, 1963. P. 2-15.Straipsniai ið moksliniø þurnalø ir periodiniø leidiniøJuozaitis J. Pomidorø auginimas // Sodininkystë ir darþininkystë.Babtai, 2000. T. 20. P. 4-9.Koch J. Plough depth // Soil Science. 1998. Vol. 15. N 2. P. 12-15.Disertacijø santraukosSimonaitis J. Þirniø agrotechnika: daktaro disertacijos santrauka.Kaunas, 1988. 25 p.204

GUIDELINES FOR THE PREPARATION AND SUBMISSION OF ARTICLESTO THE VOLUMES OF SCIENTIFIC WORKS „SODININKYSTË IRDARÞININKYSTË“Rules for Submission – Acceptance of Papers.Papers can be contributed by Lithuanian and foreign researchers or personscarrying out scientific research. The latter’s paper will be accepted only when thecoauthor is an investigator.Manuscripts should be sent by mail printed out in two copies taking in accountfollowing instructions. The manuscript will be registered and submitted to the memberof the Editorial Board in charge. He(she) will evaluate if the contents and the formconfirm with the main requirements for periodical articles. Manuscripts rejectedduring the first evaluation will be returned to the author with explanatory remarks. Ifthe article is approved the member of the Editorial Board appoints two reviewers.The author must return the corrected manuscript to the Editorial Boardin ten days by email or by mail in a diskette.Standard ManuscriptStructure and lengthThe form of a manuscript has to confirm with requirements for periodicalscientific articles. The paper should be organized in the following order:-Title (should not exceed 10 words);-Author(s)’ namesThe name should be written in small letters, the surname – in capital letters. Ifthere is more than one author they are listed according to their input to the paper.-Institution(s), address, email address;-Research report:-Abstract (should not exceed 1400 characters or 250 words);Should contain the statement of the aims, methods and main results in short.-Key words (should not exceed 10 words in alphabetical order);-IntroductionShould present the investigated subject, results of earlier related research, reasonsof the study, innovation.-Materials and methods;-ResultsShould present concisely the collected data during investigation, documentation(tables, figures).-DiscussionShould not repeat results presented in “Results” but should interpret themwith reference to the results obtained by other authors, explain the reasons of theinvestigated phenomena, raise new ideas, hypotheses.-Conclusions;-ReferencesShould be kept to a minimum of 10 latest references on this theme.-Summary in English (up to 2000 characters or 350 words);-Acknowledgements (not compulsory);205

The paper should be ended by a signature of the author(s) or other personsresponsible for the article and the date.Articles written based on non-traditional trial data and the obtained results mayhave other than traditional structural parts of a paper.The article should not exceed 10-15 pages, tables and figures included (longerarticles are agreed with the chairman of the Editorial Board).Text preparationThe manuscripts should be submitted in Lithuanian, English or Russian, typedby IBM type computer, used MO Microsoft WORD for Windows 95; 98; 2000word-processor format, the font to be typed - TIMES NEW ROMAN size 12, onA 4 paper (210 x 297 mm) one side, for a manuscript – single spaced, for the textafter reviews - 1,5 lines, justified, in a 1,44 MB diskette. Margins: top - 2 cm,bottom - 2 cm, right -1.5 cm, left - 3 cm.In bold are written the title of the paper in all languages, headings and all mainstructural elements (abstract, introduction, materials, methods, results,discussion, conclusions, references). In Italic are written Latin names of species,genera, diseases, pests and microorganisms. Cultivar is it be placed withinsingle quatation marks.TablesIf results are already given in figures, tables should not be used. Doubledocumentation is not acceptable.Text in tables is written in Lithuanian and English languages. If the text is writtenin Russian – in Russian and English. If Lithuanian and English texts are in one linethey are separated by /. Do not use vertical and horizontal lines to separate parts ofthe text. A horizontal line separates only headings of columns and the end of thetable. Orientation in a page only vertical (Portrait).Trial variants in tables should not be numbered or submitted in complicatedabbreviations. Tables should be self explanatory, and if there are abbreviations, theyshould be understandable.Statistical data, figures, numeralsIt is desirable to describe in detail the applied research methods and indicatereferences. The information on the scheme (design) of field, vegetative and othertrials and motivation of their choice are very important. Data presented in tables andfigures must be statistically processed: means, standard errors, correlationcoefficients, significance of differences, (most acceptable at 95% or and – 90.99%level), etc. calculated. Abbreviations of parameters should be explained if they arenot international standard abbreviations (ISO) [13].Value figures should not be more than the trial method allows. Means of valuesshould be rounded off to 1/10, their standard errors calculated.For figures indicating quantity should be used Arabic numerals, e.g.: 15 tons,and for consecutive numbering can be used both Roman and Arabic numerals, e.g.:XX century, 2nd sample.Numbers from one to nine are written in words, except when they meanmeasurement size (e.g.: 5 km, but “three variants”) or numbered consecutively (e.g.:phase 6, 9, 12). In many-figured numbers between classes an interval is made, e.g.,206

42 351. Percent is noted as %, when a specific number is implied, though „percentunit“ is written in words. In decimals use the decimal point.FiguresAll illustrations - drawings, graphs, diagrams, photographs are considered asfigures. The text in them is written in Lithuanian and English.Figures must be drafted in black color in Microsoft Office 95, 98, 2000 packetEXCEL or other programs of this packet and included into the text and submittedas a separate EXCEL file in a diskette. Drawings must be professionally draftedor they can be redrafted by a professional and the work will be paid by the authoraccording to the price list. Notice that the Editorial Board has the right to changetheir format according to the design of the article or the whole publication.Letters and symbols in figures are recommended not smaller than size 10. Blockparts of figures should be numbered consecutively by letters a, b, c, etc.ReferencesInto references can be included:-articles, published in scientific periodical journals, scientific reviewedpublications (books, monographs), article collections of scientific conferences andsymposiums whose papers were reviewed or they meet the requirements of scientificperiodical publications with reference to the structure and the length of the article;-scientific books, monographs, reviewed publications of smaller volumeand exclusively for scientific purpose (i.e. abstracts of theses to obtain ascientific degree) or their parts;It is recommended to include a minimum of 10 references. All of them must becited in the text. Two thirds of references should be not older than four-six years,and if older – only very significant. Cited are only these works, which are directlyrelated to the investigated theme.Scientific reports, manuscripts, textbooks, reference books, conferenceproceedings (theses or short presentations), recommendations, pamphlets, articlesin newspapers are not considered as references and are not included into referenceslist. References to standards, reference books or other regulations and rules areindicated in footnotes.Names of journals, volumes of conference articles, etc, are not abbreviated.The reference list should be arranged in alphabetical order.Book:Wertheim S.J. Rootstock guide. Wilhelminadorp. 1998. 144 p.Journal articleJohnson D.S. Controlled atmosphere storage of apples in UK // Actahorticulturae. 1999. Vol. 485. P.187-193.Koch J. Plough depth // Soil Science. 1998. Vol. 15. N 2. P. 12-15.Thesis abstractKarkleliene R. Inheritance of quantitative characters and estimation of combiningability in carrots: summary of doctoral dissertation. Babtai, 2001.43 p.207

TURINYSR. Juknys, P. Duchovskis, A. Sliesaravièius,J. Ðlepetys, J. Martinavièienë, A. Brazaitytë,R. Juozaitytë, S. Lazauskas, K. Dëdelienë,J. Sakalauskaitë, R. Romaneckienë,Þ. Kadþiulienë, I. Januðkaitienë. Anglies dioksido irtemperatûros diferencijuotas bei kompleksinis poveikis þemës ûkioaugalams ....................................................................................................... 3A. Brazaitytë, R. Juknys, J. Sakalauskaitë,J.B. Ðikðnianienë, I. Januðkaitienë,K. Dëdelienë, A. Sliesaravièius,A. Ramaðkevièienë, R. Juozaitytë, J. Ðlepetys,Þ. Kadþiulienë, S. Lazauskas, P. Duchovskis.Þemës ûkio augalø fotosintezës pigmentø sistemos tolerancijaozono ir UV-B spinduliuotës sukeltam stresui..................................14I. Zalunskaitë, R. Rugienius, D. Gelvonauskienë,V. Bendokas, J. Vinskienë, V. Stanys. Ðalèioindukuojamo COR47 geno iðskyrimas ir jo homologø tyrimas ............25B. Serafinavièiûtë, V. Stakënas. Medþiø ir krûmøsodinukø lapijos jautrumas didelës koncentracijos ozonui ..................32N. Anisimovienë, L. Novickienë, R. Mockevièiûtë,M. Jodinskienë, J. Jankauskienë. Augalø adaptacijosprie ðalèio molekulinio mechanizmo aspektai .......................................43R. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius,N. Burbulis, P. Duchovskis, A. Brazaitytë,G. Samuolienë. Sëjamojo þirnio (Pisum sativum L.)fiziologinë ir biocheminë reakcija á ozono sukeltà stresà ................53D. Raklevièienë, D. Ðvegþdienë, R. Losinska,R. Stanevièienë. Ultravioleto-B spinduliuotës ir ozonokompleksinis poveikis sëjamosios pipirnës augimui irmorfogenezei..............................................................................................61N. Burbulis, R. Kuprienë, L. Þilënaitë,A. Ramaðkevièienë. Genetiniø veiksniø, reguliuojanèiøpigmentø sintezæ vasariniø rapsø sëklose, tyrimas irmodifikavimas ............................................................................................74K. Baranauskis, J. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë,G. Samuolienë, G. Ðabajevienë, J.B. Ðikðnianienë,A. Urbonavièiûtë, P. Duchovskis. Valgomosios morkosfotosintetinës sistemos darbas artimo natûraliam UV-B radiacijoskiekio poveikio metu .................................................................................84V. Melvydas, E. Servienë, B. Èapukoitienë,G. Petkûnienë, A. Lebionka. Toksinus produkuojanèiømikroorganizmø paieðka ir jø antipatogeniniø savybiø pradinistyrimas .........................................................................................................91208

J. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë, G. Samuolienë,A. Urbonavièiûtë, G. Ðabajevienë, J.B. Ðikðnianienë,K. Baranauskis, B. Gelvonauskis, P. Duchovskis.Obelø fotosintetinës sistemos reakcija á ozono stresà ............................... 99K. Dëdelienë, A. Brazaitytë, S. Stankevièiûtë.Vasariniø mieþiø adaptacija prie diferencijuoto ir kompleksinioUV-B ir ozono poveikio .............................................................................. 107D. Kavaliauskaitë, P. Duchovskis, A. Brazaitytë.Baltøjø balandø (Chenopodium album L.) konkurencijos átakaraudonøjø burokëliø (Beta vulgaris L. var. vulgaris) fotosintetiniørodikliø formavimuisi .................................................................................. 124J. Šlepetys, J.B. Ðikðnianienë, A. Brazaitytë,Þ. Kadþiulienë, P. Duchovskis. Raudonøjø dobiløadaptacija prie kompleksinio rûgðtaus substrato ir kadmio beivario jonø poveikio ...................................................................................... 125A. Urbonavièiûtë, G. Samuolienë, J. Sakalauskaitë,P. Duchovskis. Ozono ir UV-B spinduliuotës poveikis morkøfitohormonø sistemai .................................................................................. 138A. Blaþytë, R. Juknys, I. Januðkaitienë. Vasariniø mieþiøadaptacijos prie sunkiojo metalo ir rûgðèios terpës poveikio trukmëstyrimai............................................................................................................ 147R. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius,P. Pranaitis. Kadmio poveikis sëjamojo þirnio (Pisum sativum L.)augimui ir paðaknio mikroorganizmams ................................................ 157V. Ranèelienë, R. Vyðniauskienë, K. Ðlekytë,A. Radþiûnienë-Paukðtienë. Kompleksinis UV-B irozono poveikis þaliajai kreisvei (Crepis capillaris (L.) Wallr.) ......... 165G. Šiaudinis, S. Lazauskas. Azoto ir sieros poveikis vasariniøkvieèiø sausosios masës prieaugiui ir lapø plotui ..................................... 174L. Miliuvienë, V. Gavelienë, E. Petraitienë,+L. Pakalniðkytë. Brassica napus L. ssp. oleifera annua Metzg.lateraliniø ðaknø iniciacijos morfologiniai ir anatominiaityrimai............................................................................................................ 183D. Švegþdienë, D. Raklevièienë, D. Koryznienë.Ultravioleto-B spinduliuotës poveikis sëjamosios pipirnës lapøgenezei ........................................................................................................... 190Atmintinë autoriams, raðantiems á mokslo darbus „SODININKYSTË IRDARÞININKYSTË“.................................................................................... 201209

CONTENTSR. Juknys, P. Duchovskis, A. Sliesaravièius,J. Ðlepetys, J. Martinavièiënë, A. Brazaitytë,R. Juozaitytë, S. Lazauskas, K. Dëdelienë,J. Sakalauskaitë,R. Romaneckienë, Þ. Kadþiulienë,I. Januðkaitienë. Single and integrated impact of carbondioxide and temperature on agricultural plants ...................................... 3A. Brazaitytë, R. Juknys, J. Sakalauskaitë,J. B. Ðikðnianienë, I. Januðkaitienë,K. Dëdelienë, A. Sliesaravièius,A. Ramaðkevièienë, R. Juozaitytë, J. Ðlepetys,Þ. Kadþiulienë, S. Lazauskas, P. Duchovskis.Tolerance of photosynthesis pigments system of agricultural plantsto ozone and UV-B radiation stress ........................................................14I. Zalunskaitë, R. Rugienius, D. Gelvonauskienë,V. Bendokas, J. Vinskienë, V. Stanys. Cloningproperties of cold induced COR47 gene and investigation of itshomologs ....................................................................................................25B. Serafinavièiûtë, V. Stakënas. Sensitiveness of thefoliage of tree and shrub plantings to big ozone concentration ..........32N. Anisimovienë, L. Novickienë, R. Mockevièiûtë,M. Jodinskienë, J. Jankauskienë. Aspects of plantcold acclimation molecular mechanism ..................................................43R. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius,N. Burbulis, P. Duchovskis, A. Brazaitytë, G.Samuolienë. Physiologic and biochemical response of seedingpea (Pisum sativum L.) to ozone effects .................................................53D. Raklevièienë, D. Ðvegþdienë, R. Losinska,R. Stanevièienë. Complex effect of ultraviolet-B radiationand ozone on the growth and morphogenesis of garden cress ............61N. Burbulis, R. Kuprienë, L. Þilënaitë, A.Ramaðkevièienë. The evaluation and modification ofgenetic factors, regulating synthesis of pigments in springrapeseed ......................................................................................................74K. Baranauskis, J. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë,G. Samuolienë, G. Ðabajevienë, J. B. Ðikðnianienë,A. Urbonavièiûtë, P. Duchovskis. Performance of carrotphotosynthetic system under subambient UV-B levels .........................84V. Melvydas, E. Servienë, B. Èapukoitienë, G.Petkûnienë, A. Lebionka. Search for toxin producingmicroorganisms and analysis of their activity against fungalpathogens....................................................................................................91210

J. Sakalauskaitë, A. Brazaitytë, G. Samuolienë,A. Urbonavièiûtë, G. Ðabajevienë, J.B. Ðikðnianienë,K. Baranauskis, B. Gelvonauskis, P. Duchovskis.Photosynthetic system of apple-tree in response to ozone stress............. 99K. Dëdelienë, A. Brazaitytë, S. Stankevièiûtë.Adaptation of spring barley to single and integrated impact of UV-Band ozone ...................................................................................................... 107D. Kavaliauskaitë, P. Duchovskis, A. Brazaitytë.Impact of common lambsquarter (Chenopodium album L.)competition on formation of red beet (Beta vulgaris L. var. vulgaris)photosynthetic indices ................................................................................. 124J. Šlepetys, J. B. Ðikðnianienë, A. Brazaitytë, Þ.Kadþiulienë, P. Duchovskis. Adaptation of red clover(Trifolium pratense L.) under integrated effect of acid substratumand ions of cadmium and copper .............................................................. 125A. Urbonavièiûtë, G. Samuolienë, J. Sakalauskaitë,P. Duchovskis. The effect of ozone and UV-B radiation onphytohormone system in carrot .................................................................. 138A. Blaþytë, R. Juknys, I. Januðkaitienë. The investigationon duration of physiological barley adaptation to the impact ofheavy metals and medium acidity .............................................................. 147R. Juozaitytë, A. Ramaðkevièienë, A. Sliesaravièius,P. Pranaitis. Effect of cadmium toxicity on growth and rootmicroorganisms of peas (Pisum sativum L.) ............................................ 157V. Ranèelienë, R. Vyðniauskienë, K. Ðlekytë, A.Radþiûnienë-Paukðtienë. Complex action of UV-B andozone on Crepis capillaris (L.) Wallr....................................................... 165G. Šiaudinis, S. Lazauskas. The influence of nitrogen andsulphur on spring wheat dry mass increase and leaf area........................ 174L. Miliuvienë, V. Gavelienë, E. Petraitienë, L.Pakalniðkytë. Morphological and anatomical investigationsof Brassica napus L. ssp. oleifera annua Metzg. lateral rootinitiation........................................................................................................ 183D. Švegþdienë, D. Raklevièienë, D. Koryznienë.Effect of ultraviolet-B radiation on the genesis of garden cressleaves .............................................................................................................. 190Guidelines for the preparation and submissiion of articles to thevolumes of scientific works „SODININKYSTË IR DARÞININKYSTË“ ........................................................................................................................... 205211

ISSN 0236-4212Mokslinis leidinysLietuvos sodininkystës ir darþininkystës instituto irLietuvos þemës ûkio universiteto mokslo darbaiSODININKYSTË IR DARÞININKYSTË. T.25(2). 1-212.Redaktorës ir korektorës: Jolanta KRIÛNIENË, Vida SABALIAUSKIENËKompiuteriu maketavo Rima BERÛKÐTIENËSL 1070. 2006 06 09 sp. l3,25. Tiraþas 200 egz.Iðleido Lietuvos sodininkystës ir darþininkystës institutas,LT-54333 Babtai, Kauno r.Spausdino UAB „Judex” leidykla-spaustuvë, Europos pr. 122,LT-46351 KaunasUþsakymo Nr. 723.212