Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут фізіології рослин і генетики

УДК 632.112:581.143:633.11:633.15

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Кінетика ростових процесів пшениці і кукурудзи в умовах водного та високотемпературного стресів

03.00.12 - фізіологія рослин

Жук Ольга Іванівна

Київ 2004

Загальна характеристика роботи

кінетика ріст пшениця кукурудза

Актуальність проблеми. Вода і температура забезпечують реалізіцію життєвого циклу рослин. Затримка росту за дії дефіциту води і високих температур призводить до втрат урожаю, тому проблема жаро-посухостійкості пшениці та кукурудзи залишається актуальною в Україні [Шматько, Григорюк, 1992, Ляшок, 1991, 2002, Григорюк, 1996, Таран, 2000]. Вона вивчається на всіх рівнях організації рослинного організму і належить до найважливіших загальнобіологічних проблем [Пустовойтова, Жолкевич, 1992, Zhu, Xiong, 2001, Eckardt, 2001, Lichtenthaler, 1996, Ситник, Мусатенко, 1998, Кордюм, Ситник, 2001, Кордюм, 2003].

Ріст є чутливим до посухи і високих температур [Генкель, 1979, Удовенко, 1979, Levitt, 1980, Trewavas, 1982, Pitman, 1986, Hampson, Simpson, 1990, Srivastava, Strasser, 1996, П'янков та ін., 2000]. Встановлено кореляційний зв'язок між масою і розмірами, активністю фотосинтетичного апарату, метаболізмом, транспортом асимілятів та продуктивністю злаків [Голик, Гуляєв, 1981, Гуляєв, 1981, Кан, 1984, Кефелі, 1978, Мілторп, 1980, Ничипорович, 1980, Курсанов, 1984, Мокроносов, 1983, Kriederman, 1986, Raven, 2001]. Однак ростові процеси на рівні поділу та розтягнення клітин частково вивчені лише для первинних коренів, листків дводольних, гіпокотилів, стеблових апексів окремих культур [Clowes, 1982, Иванов, 1987, Иванов, Максимов, 1999, Maksymowych, 1990, Schiefellein, Benfey, 1991, Granier, Tardieu, 1999].

Ріст пшениці і кукурудзи здебільшого досліджували за наростанням маси та площі асиміляційної поверхні в період формування генеративних органів [Schulze, 1986, Chasan, Walbot, 1993, Frensch, 1997]. Проте закладання головних тканин і органів рослин здійснюється на вегетативній стадії онтогенезу [Куперман, 1977, Белоусов, 1983, McKersie, Tomes, 1980, Hegarty, Ross, 1981]. Критичними тканинами цього періоду є меристеми, репопуляційні механізми відновлення яких вивчали на прикладі первинних коренів після дії на них іонізуючого опромінювання, хімічних сполук, регуляторів росту [Гродзинский, 1980, 1983, Гудков, 1985, Иванов, 1987, Троян, 1998, Яворська та ін., 1999]. Ріст клітин інтактних рослин злаків, взаємодія первинних і вторинних меристем, зон розтягнення, їх часово-просторова координація, самоорганізація під час дії й післядії посухи та високих температур майже не досліджені. Відомі фрагментарні, неоднозначні, феноменологічного характеру дані для коренів і листків дводольних, першого листка пшениці за дії незначного дефіциту води та високої температури [Murin, 1979, Мусієнко, Харламов, 1993, Ben Hai Salan, Tardieu, 1995, 1997, Brecale et al. 1997, Durand et al., 1995, Granier, Tardieu, 1998, 1999, Недуха, 2001]. Відсутність комплексних досліджень кінетики ростових процесів пшениці і кукурудзи ускладнює оцінку дії водного та високотемпературного стресів на продуктивність рослин.

Жаро- і посухостійкість пшениці та кукурудзи вивчались в періоди формування генеративних органів й урожаю [ Жолкевич та ін., 1989, Генкель, 1978, Мусієнко та ін. 1985, Шматько, Григорюк, Шведова, 1989], а у ювенільних рослин досліджена слабо [Задонцев и др., 1968, Hsiao, 1973, Ross, Hegarty, 1979], але значимість цього періоду для забезпечення продуктивності рослин сумніву не викликає. Тому наші дослідження були сконцентровані саме на вивченні жаро- посухостійкості проростаючого насіння, проростків, а також ювенільних рослин пшениці і кукурудзи в період дії й післядії посухи та високих температур.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертаційної роботи покладені результати, отримані автором при виконанні розділів планів за бюджетними темами відділу фізіології водного режиму рослин Інституту фізіології рослин і генетики НАН України: “Вивчення водообміну рослин при слабких і екстремальних стресах з метою його оптимізації” (1981-1985 рр. № д.р.81015993), “Вивчення адаптивних механізмів водообміну рослин для оптимізіції продукційного процесу” (1985-1990 рр. № д.р.01.86.0006645), “Вивчення генотипної регуляції водообміну рослин при водному і температурному стресах” (1991-1995 рр. № д.р. 01.9.10 019959), “Дослідження впливу водообміну на адаптивний потенціал рослин в посушливих умовах” (1996-2000 рр., № д.р.0199U000044), “Вивчення механізмів регуляції посухостійкості рослин в нестабільному середовищі” (2001-2005 рр. № д.р.0101U000629), затверджених постановами Президії НАН України.

Мета і задачі дослідження. Головною метою даної роботи було з'ясування часово-просторової координації і самоорганізації ростових процесів на прикладі пшениці й кукурудзи на клітинному та організменному рівнях; вивчення впливу синтетичних аналогів фітогормонів і комплексних регуляторів росту на кінетику росту пшениці та кукурудзи; розробка методів оцінки стійкості пшениці до посухи і високих температур на ювенільних етапах розвитку.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні задачі:

дослідити специфіку часово-просторової самоорганізації проліферативних процесів в меристемах кукурудзи і пшениці за дії й післядії водного стресу та високих температур;

оцінити відносний внесок окремих складових дії водного стресу в інтегральну ростову реакцію органів інтактних рослин пшениці та кукурудзи;

вивчити часово-просторову координацію самоорганізації процесів проліферації і розтягнення клітин за дії водного стресу та високих температур в напрямку переходу від тимчасової нестабільності до впорядкованого стабільного стану;

встановити зв'язок між водним статусом тканин, проліферативною активністю клітин меристем, життєздатністю і посухостійкістю ювенільних рослин кукурудзи та пшениці;

з'ясувати часову кінетику односпрямованого росту листків і коренів пшениці й кукурудзи за умов водного та високотемпературного стресу;

визначити ефективність впливу синтетичних аналогів цитокінінів і ауксинів, комплексних препаратів, елементів мінерального живлення для зменшення негативної дії посухи й високих температур на ювенільні рослини пшениці та кукурудзи;

встановити координацію інтегрального односпрямованого росту вегетативних органів пшениці і кукурудзи у відновний період після дії посухи та високих температур;

виявити характер, специфіку формування тимчасової нестабільності ростових процесів і переходу до стабільного стану на клітинно-організменному рівні у рослин пшениці й кукурудзи за дії водного стресу та високих температур.

Об'єкт досліджень - самоорганізація і часово-просторова координація ростових процесів на клітинно-організменному рівні у рослин пшениці й кукурудзи на ювенільних етапах їх розвитку за дії посухи та високих температур.

Предмет досліджень - проліферація, розтягнення, взаємодія, самоорганізація, координація і інтеграція клітин в ростовій реакції інтактних рослин пшениці й кукурудзи за дії водного та високотемпературного стресів.

Методи досліджень - системний підхід для кількісної оцінки ростових процесів рослин, методи мікрорадіоавтографії з залученням специфічного міченого попередника ДНК ³Н-тимідину, гістохімічні, цитологічні та фізіологічні методи. Використано метод Бокса-Уілсона для експериментального моделювання відносного внеску окремих складових дії водного стресу на односпрямований ріст кореня пшениці та кукурудзи.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено, що в період дії і післядії водного стресу й високих температур відбувається часово-просторова координація процесів поділу, а також розтягнення клітин у інтактних рослин пшениці та кукурудзи. Вперше встановлено пороговість дії посухи на проліферацію і критичні рівні обводнення меристем для зупинки та запуску руху клітин по мітозу. Виявлено зв'язок між швидкістю відновлення проліферації клітин після припинення дії стресу і посухостійкістю сортів пшениці й гібридів кукурудзи, тривалістю та напруженістю дії факторів посухи. Експериментально доведено вищу чутливість проліферації порівняно з розтягненням клітин інтактних рослин кукурудзи і пшениці до дії водного та високотемпературного стресів на вегетативній стадії розвитку. Отримано мікрорадіоавтографи міченої ДНК ядер клітин листкових меристем кукурудзи та пшениці.

Вперше встановлено зв'язок між розміром популяцій клітин зон проліферації і розтягнення, кінетикою інтегрального росту інтактних рослин пшениці й кукурудзи та кількістю втраченої ними води під час посухи. Введено поняття потужності та фракціонування дози дії водного стресу на інтактні рослини. За допомогою методів регресійного аналізу з'ясовано, що виживання і відновлення меристеми кореня кукурудзи залежить від величини водного дефіциту тканин. Виявлено три типи ростової реакції первинного кореня на водний стрес: зупинка росту, монотонне відновлення та автоколивальне порушення рівноваги в системі. Встановлено, що в період росту листків пшениці і кукурудзи в колеоптилі проліферативні процеси лімітує обводнення меристем, а у рослин з сформованими фотосинтезуючими листками - величина водного дефіциту листкової пластинки. Показано, що водозатримна здатність меристем пагонів до виходу листків з колеоптиля корелює з фізіологічною посухостійкістю сортів пшениці.

З'ясовано характер кінетики односпрямованого лінійного росту на вегетативній стадії рослин пшениці і кукурудзи після дії синтетичних цитокінінів й ауксинів, водного та високотемпературного стресів. Доведено чутливість критерію відносного лінійного приросту для оцінки флуктуацій росту і дії водного й високотемпературного стресів на рослини кукурудзи та пшениці. Показана протекторна і коригуюча роль азотного живлення, синтетичних аналогів фітогормонів для проліферації й росту клітин, проростання насіння, підвищення стійкості озимої пшениці та кукурудзи до високої температури. Встановлено, що замочування насіння у водних розчинах синтетичних цитокінінів і ауксинів й комплексних регуляторів росту підвищує стійкість, стимулює ріст, життєздатність рослин пшениці та кукурудзи у післястресовий період.

Практичне значення одержаних результатів. Вперше проведено комплексний скринінг сортів і ліній пшениці, гібридів й ліній кукурудзи на посухо- та жаростійкість в період ювенільних етапів онтогенезу.

Запропоновано збагачення насіння пшениці і кукурудзи перед посівом синтетичними цитокінінами й ауксинами в мономерній та полімерній формах для зменшення негативної дії посухи на ювенільні рослини. Встановлено ефект стимуляції ростових процесів в пагонах та коренях рослин у післястресовий період. Для підвищення жаростійкості озимої пшениці рекомендовано додаткове підживлення рослин азотом на вегетативній стадії розвитку. Для підсилення енергії проростання, схожості насіння кукурудзи і пшениці в умовах недостатнього зволоження й високої температури середовища запропоновано допосівне замочування насіння пшениці та кукурудзи у водних розчинах ПС-К, ПС-А-6. Результати роботи обгрунтовують можливість використання регуляторів росту (Гарт, Дімекс, триман 1, етамон і гумат калію) для підвищення стійкості проростків озимої пшениці до високотемпературного стресу.

Вперше розроблено способи оцінки жаро- і посухостійкості сортів озимої пшениці, які захищено деклараційними патентами України № 42371 А від 15.10.2001, № 45097А від 15.03.2002, № 45768 А від 15.04.2002, № 45879 А від 15.04.2002 та запропоновано використовувати в селекційній роботі.

Теоретичні розробки даної проблеми використовуються при викладанні нормативного курсу “Фізіологія рослин” і спецкурсів “Стійкість рослин” та “Ріст і розвиток рослин” на біологічних факультетах вузів України.

Особистий внесок здобувача. Робота виконана автором особисто. Дисертантом самостійно здійснено інформаційний пошук та оцінку літературних даних, визначено мету, завдання та об'єкти досліджень, сплановано та виконано експерименти, проведено аналіз, інтерпретацію і узагальнення, самостійно або у співавторстві написано статті. Теоретичні та експериментальні ідеї дисертації належать автору.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації були представлені на Всесоюзному симпозіумі ”Физиолого-биохимические механизмы ругуляции адаптивных реакций растений и фитоценозов” (Кишинев, 1984), Другій Всесоюзній нараді по фізіології кукурудзи ”Физиолого-биохимические основы продуктивности кукурузы“ (Днепропетровск, 1984), Всесоюзній конференції “Клеточный цикл растений” (Канев, 1981), Всесоюзній конференції “Регуляция клеточного цикла растений” (Чернигов, 1983), Всесоюзній конференції “Клеточный цикл и рост ратений” (Ужгород, 1989), Другому з'їзді Українського товариства фізіологів рослин (Київ, 1993), ”From molecular mechanisms to the plant. An integrated approach,” 10^th FESPP Congress, (Florence, 1996), Міжнародній конференції по анатомії і морфології рослин, присвяченій 150-річчю від дня народження І.П.Бородіна (Санкт-Петербург, 1997), Міжнародній конференції “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі” (Львів, 1998), Міжнароднії науковій конференції “Регуляция роста, развития и продуктивности растений” (Минск, 1999), (European Society for New Methods in Agricultural Research) XXX1 Annual Meeting, 2001), III Міжнародній науковій конференції “Регуляция роста, развития и продуктивности растений” (Минск, 2003).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 46 наукових праць, в тому числі одна монографія, 26 статей у провідних фахових виданнях, 4 деклараційні патенти України на винаходи.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, 6 розділів, узагальнення результатів досліджень, висновків. Список цитованої літератури містить 576 джерел. Дисертація викладена на 350 сторінках, ілюстрована 66 таблицями та 126 рисунками.

Матеріали, умови і методи досліджень

Об'єктами досліджень обрано рослини з односпрямованим типом росту - пшеницю і кукурудзу, для яких характерна компактна локалізіція меристем, часово-просторове розділення проліферації та розтягнення клітин. Як тест-об'єкт використовували м'яку гексаплоїдну пшеницю, озиму і яру (Triticum aestivum L.) степового та лісостепового екотипів. З сортів лісостепового екотипу в дослідах було використано Збруч, Лютесценс 7, Киянку, Поліську 90, Білоцерківську 47, Миронівську 808, Миронівську 61, Ровенську 31, Ровенську 14, Мартен-Вашері 16-85, Поліську 87 та лінії УК 4, УК 04, УК 01, УК 29. З сортів степового екотипу - Одеську 51, Одеську 66, Одеську 117, Альбатрос одеський, Вимпел одеський, Одеську напівкарликову, Лютесценс 13686. В ряді дослідів для порівняльної оцінки жаростійкості меристем слугували сорти м'якої гексаплоїдної ярої пшениці Саратовська 29, Ленінградка, Одеська 13, Далекосхідна та Діамант.

Об'єктами досліджень були також лінії кукурудзи (Zea mays L.) Піонер 346, Со 125, ЧКР 8, ВС 2923 та гібриди Колективний 95 М, Колективний 100 СВ, Київський 271, Ювілейний 60 МВ, Нептун СВ, Титан 220 СВ, Буковинський 3 ТВ, сортолінійний гібрид кукурудзи та теосинте Маїссинте 250 МВ. Для порівняльної оцінки посухо- і жаростійкості використовували далекий родич кукурудзи теосинте.

Досліди проводили з проростаючим насінням, проростками і рослинами на вегетативній стадії росту й розвитку в умовах водної та грунтової культури. Водний стрес створювали припиненням поливу рослин, а високотемпературний - у повітряному термостаті з заданою температурою. Посуху припиняли зволоженням проростків водою або переміщенням їх на водну культуру. Вирощування рослин озимої пшениці у водній культурі з різним азотним живленням проводили на суміші Прянишникова [Гродзинский, Гродзинский, 1973]. У вегетаційних дослідах рослини вирощували в посудинах Вагнера місткістю 8 кг грунту з стандартною для культур поживною сумішшю [Доспехов, 1985]. Водний статус рослин характеризували за водним дефіцитом листків методом Штокера-Литвинова, оводненням тканин, осмотичним потенціалом, який визначали ізоосмотичним та рефрактометричним методами [Гродзинский, Гродзинский, 1973].

Проліферативну активність клітин меристем оцінювали методом мікрорадіоавтографії з використанням специфічного попередника ДНК метил-³Н-тимідину (питома активність 7,4.10¹¹ Бк/ммоль, активність розчину 3,7.10⁴ Бк/мл). Тривалість експозиції становила від 2 до 24 год. Рослиний матеріал фіксували у суміші Бродського. Обробку та виготовлення зрізів проводили за загальноприйнятими гістологічними методами. Ядра клітин фарбували за Фьольгеном, а оболонки - алціановим голубим. Висушені препарати покривали рідкою фотоемульсією типу “М”, експонували в темноті, проявляли, препарати знову зневоднювали та заклеювали бальзамом. За допомогою світлового мікроскопа на препаратах підраховували загальну кількість клітин, мічених ядер та мітозів. Мітотичну активність клітин меристем пагонів і коренів кукурудзи й пшениці визначали з використанням давлених гліцерин-желатинових препаратів, які готували після фіксації меристем в суміші Бродського або Кларка, лужної мацерації та фарбування ацетокарміном або ацетоорцеїном [Паушева, 1974]. Морфофізіологічну будову коренів кукурудзи після дії водного стресу вивчали на поздовжних зрізах. Препарати виготовляли за стандартними гістологічними методиками [Паушева, 1974].

Кількість клітин, які не мали центральної вакуолі, в первинних коренях кукурудзи визначали за методом Брауна [Обручева, 1964] після фіксації апексів в суміші Кларка, мацерації їх у 10% водному розчині хромової кислоти, за допомогою світлового мікроскопа та камери Фукса-Розенталя.

Відносний лінійний приріст пагонів та коренів, масу рослин, схожість насіння визначали за стандартними методами [Гродзинский, Гродзинский, 1973]. Для з'ясування дії водного стресу на ріст та кінетику клітин коренів кукурудзи використовували метод Бокса-Уілсона [Адлер, Маркова, Грановский, 1976]. Антистресову дію 2,4-дихлорфеноксиоцтової кислоти (2,4-Д), 6-бензиламінопурину (БАП), полістимуліну К (ПС-К), полістимуліну А-6 (ПС-А-6), гумату калію, регуляторів росту гарт (похідне алкілпіридину), дімекс (похідне тетрагідротіофендиоксиду), триману 1 (аква-N-окис-2-метилпіридин-марганець-(ІІ)-хлорид) та етамону (диметил фосфорнокислий диметил-біс холін) вивчали після замочування насіння у водних розчинах та вирощування рослин у водній культурі. Дані експериментів оброблені статистично з використанням загальноприйнятих методик (Урбах, 1974, Доспехов 1985).

Регуляція проліферативних процесів у рослинах пшениці і кукурудзи синтетичними цитокінінами в умовах водного дефіциту

Ріст клітин складається з процесів проліферації та розтягнення, які неоднаково чутливі до водного стресу. Отримані нами вперше експериментальні результати свідчать про вищу чутливість проліферації клітин порівняно з їх розтягненням до дефіциту води у інтактних рослин пшениці і кукурудзи [Шматько, Каблучко, 1980, 1981; Шматько, Жук, 1983, 1985, 1986, 1992, 1998]. Встановлено, що вміст води в меристемах пагонів озимої пшениці до прориву першим листком колеоптиля корелює з мітотичною активністю клітин листкових меристем. Показано, що найнижчий рівень обводнення меристематичних тканин пагонів і первинних коренів, за якого клітини здатні вступати в мітоз, становить 60%, але буває на кілька відсотків вищим [Жук, 1984, 1997, Шматько, Жук, Молошага, 1994].

Після значного та тривалого зневоднення меристем проліферативні процеси в них відновлювалась протягом кількох годин зволоження рослин [Жук, 1997, Жук, Григорюк, 2002, Жук, Ярошенко, Григорюк, 2001, Жук, Григорюк, 2003].

Визначено, що мітотична активність клітин меристем посухостійких сортів озимої пшениці відновлювалась швидше порівняно з слабостійкими, що співпадало з їх вищою водозатримною здатністю. Кінетика мітотичної активності клітин меристем пагонів відзначалась специфічністю для сортів і ліній пшениці або гібридів та ліній кукурудзи також в період дії водного стресу. Так, у посухостійкого сорту озимої пшениці степового екотипу Одеська 117 і гібриду кукурудзи Маїссинте 250 МВ під час водного стресу мітози припинялись раніше порівняно з слабостійким сортом озимої пшениці лісостепового екотипу Збруч та слабостійким гібридом кукурудзи Колективний 95 М. Отримані результати свідчать про включення метаболічних систем захисту клітин від несприятливих умов посухи шляхом переведення їх в стабільний і менш чутливий до стресу стан та зупинку проліферації. Одним з регуляторів проліферативних процесів в стресових умовах виступає АБК, що швидко накопичується під час посухи [Жук, Григорюк, Гродзінський, 1999].

Для пшениці встановлено тісний зв'язок між водозатримною здатністю меристем пагона та життєздатністю рослин пшениці після 6 діб посухи.

Збільшення тривалості посухи для проростаючого насіння пшениці до 90 і більше діб не суттєво впливало на його життєздатність після відновлення зволоження [Григорюк, Жук, 2002]. У кукурудзи виживання проростаючого насіння після посухи не залежало від збереження пулів води меристемами.

Після виходу першого листка пшениці з колеоптиля здатність пагона витримувати значне зневоднення втрачалась. Для етіольованих інтактних проростків пшениці і кукурудзи, які отримували асиміляти з зернівки, критичним для вступу клітин інтеркалярних меристем листків до мітозу виявився вміст води в цих меристемах, але у рослин, які перейшли до автотрофного типу живлення та отримували асиміляти з зелених частин листків проліферативні процеси лімітувала величина водного дефіциту листкових пластинок - донорів фотоасимілятів [Шматько, Жук, 1998].

Зростання водного дефіциту листкових пластинок рослин кукурудзи до 50% зупиняло фотосинтез і транспорт фотоасимілятів до меристем, що спричиняло пригнічення мітотичної активності клітин. При цьому вміст води в меристемі досягав 80%, який перевищував необхідний для поділу клітин рівень. Аналогічні результати отримані також для кількох ліній кукурудзи, які свідчать про пряму залежність проліферативних процесів від забезпечення меристем фотоасимілятами. Водночас розтягнення клітин не припинялось, що засвідчують величини відносних лінійних приростів листків, а проліферативні процеси були чутливішими до посухи порівняно з ростом клітин розтягненням. Отже, пряма залежність проліферативних процесів від водного статусу меристем відзначена лише для етіольованих проростків.

Обробка насіння БАП і ПС-К до посіву зменшувала негативну дію дефіциту води на проліферативні процеси у кукурудзи та пшениці [Жук, Ярошенко, Григорюк, 2000, Жук, Григорюк, Роїк, 2001, Григорюк, Жук, 2002]. Ефективність екзогенних цитокінінів обумовлювалась специфікою генотипу. Так у кукурудзи гібридів Титан 220 СВ та Нептун СВ БАП сприяв підтриманню мітотичної активності клітин листкових меристем в період тривалої грунтової посухи.

Встановлена аналогічна дія цитокінінів (БАП та ПС-К) і ауксинів (2,4-Д та ПС-А-6) на проростання насіння й ріст рослин озимої м'якої пшениці за дефіциту води та після припинення посухи [Жук, Григорюк, Роїк, 2001, Григорюк, Жук , 2002].

Таким чином, проліферативна активність клітин рослин пшениці і кукурудзи обумовлюється водним статусом меристем та донорних частин листкових пластинок. Водозатримна здатність меристем пагона пшениці визначала виживання рослин після дії посухи. Екзогенні аналоги фітогормонів інтенсифікували поділ клітин листкових меристем під час посухи та стабілізували проліферативні процеси, зменшували негативну дію дефіциту води на функціонування репродуктивних тканин.

Вплив посухи на розтягнення клітин

Дію посухи на розтягнення клітин оцінювали за кінетикою переходу меристематичних клітин до розтягнення. Цей підхід для оцінки відносного внеску процесів розтягнення в інтегральну реакцію рослин на водний стрес нами використано вперше. На моделі первинного кореня кукурудзи експериментально показано блокування водним стресом розтягнення клітин [Жук, 1993]. За допомогою методу Бокса-Уілсона встановлено, що значимою для переходу клітин до розтягнення була лише кількість води, яку втратила меристема.

Найзначніше накопичення клітин, які не перейшли до розтягнення, відзначено у першу добу після критичного рівня зневоднення кореня. Після середнього зневоднення їх кількість була вдвічі меншою, а після слабкого - зростала лише на короткий проміжок часу. Після критичного зневоднення наступало спустошення меристеми, після середнього - її монотонне відновлення, а слабкий стрес лише виводив систему з рівноваги на деякий проміжок часу. Використання цієї ж моделі для оцінки лінійного росту кореня кукурудзи у післястресовий період показало, що критичний рівень зневоднення апекса призводить до повної зупинки лінійного росту протягом доби.

Середній рівень водного дефіциту значно зменшував приріст кореня в першу добу після посухи, після чого відбувалось його поступове збільшення до рівнів контролю. Слабкий стрес викликав незначні коливання приростів, які затухали через чотири доби [Жук, 1993]. Для коренів, що не сформували зону розтягнення, критичні рівні водного дефіциту були вищими. Нами виділено три типи ростової реакції на водний стрес, які характеризують пошкодження системи: повне блокування за критичного рівня водного стресу, монотонне відновлення за среднього рівня, виведення системи з рівноваги за слабкого стресу.

Цитокініни і ауксини (БАП, ПС-К, 2,4-Д, ПС-А-6) посилювали лінійний ріст пшениці та кукурудзи після водного стресу. Найзначніше стимулювали ріст після посухи цитокініни. Замочування насіння озимої пшениці і кукурудзи перед пророщуванням у водних розчинах цитокінінів стимулювало наростання маси пагонів та коренів [Жук, Григорюк, Роїк, 2001, Жук, Ярошенко, Григорюк, 2000, Григорюк, Жук, 2002].

Таким чином, у інтактних рослин проліферативні процеси відзначаються більшою чутливістю до зміни водного статусу порівняно з процесами розтягнення, що вперше доведено нами експериментально. Три типи ростової реакції рослин на водний стрес характеризують ступінь проліферативної інактивації клітин меристем. Вперше використані нами кінетичні характеристики росту рослин за дефіциту води дозволили з'ясувати головні причини і наслідки дії стресу на клітинно-організменому рівні, розробити способи оцінки посухостійкості рослин озимої пшениці на початкових стадіях росту.

Дія високої температури на проліферацію клітин меристем пшениці і кукурудзи

Проліферативні процеси надзвичайно чутливі до зміни температури середовища [Гриф, 1981, Жук, Шматько, Григорюк, 1993, Мусиенко, Харламов, 1995, Шматько. Жук, Григорюк, 1988, Шматько, Жук, 1998, Иванов, 1987, Doerner, 1994, Nigg, 1995]. Високотемпературний стрес порушував проліферацію, що було ідентифіковано за інтенсивністю включення міченого специфічного попередника ДНК ³Н-тимідину в клітини інтеркалярних меристем листків пшениці та кукурудзи [Жук, Шматько, Григорюк, 1993, Шматько, Жук, 1998, Григорюк, Жук, 1998].

Кількість клітин, які включили мітку в період реплікації ДНК, після прогріву рослин збільшилась, що означає зміну швидкості розмноження клітин, інтенсифікацію репаративних процесів для ліквідації пошкоджень ДНК. Одночасно відзначено зменшення кількості мітозів і їх зникнення в частині меристеми, яка знаходиться на межі зон поділу й диференціації клітин, що є наслідком блокування проліферації та передчасного припинення діяльності інтеркалярної меристеми.

В умовах наших дослідів кореляційна залежність ( r ) між індексом мітки та мітотичною активністю не завжди була тісною і суттєво коливалась, що обумовлено гетерогенністю популяції клітин за чутливістю до високотемпературного стресу.

Нами встановлено, що високотемпературний стрес зменшував кількість мічених клітин та мітозів в листкових меристемах кукурудзи лінії Піонер 346 [Жук, Шматько, Григорюк, 1993, Шматько, Жук, 1998]. Після прогріву проростків кукурудзи за температури +45С протягом 2 год кількість мічених ядер найсуттєвіше зменшувалась в апікальній частині листкових пластинок, де клітини переходять до розтягнення. Значне зменшення кількості мічених ядер відзначено і в інших частинах інтеркалярної меристеми, що обумовлено порушенням реплікативного процесу або підготовки до нього. Стає очевидним, що деструктивні процеси, утворення значної кількості вільних радикалів та дезорганізація релікації ДНК є визначальними чинниками пригнічення клітинного росту в інтеркалярних меристемах злаків після дії високої температури.

Рослини здатні адаптуватись до росту за високих, але не екстремальних температур, що виявлено нами на прикладі озимої пшениці, яку витримували за дії температури +35С протягом 15 год. Протягом 4 год кількість мітозів в меристемах пагонів і коренів пшениці зростала та стабілізувалась на новому, дещо нижчому рівні, ніж в контролі. Збільшення температури до +45С виявилось критичним, оскільки мітози в клітинах пшениці зупинялись протягом 2-3 год після початку прогріву і відновлювались лише після припинення дії стресу [Шматько, Григорюк, Жук, 1988].

Додаткове забезпечення рослин пшениці мінеральним азотом посилювало мітотичну активність клітин листкових меристем під час дії високої температури (Шматько, Жук, Іванова, 1993). Додавання азоту до поживної суміші Гельрігеля, на якій вирощували рослини, збільшувало кількість мітозів, які відзначались на 2 год довше. Аналогічне явище відзначено і для кореневої меристеми тих же рослин, але тривалість періоду, протягом якого спостерігались мітози за дії високої температури, була меншою [Шматько, Жук, Иванова, 1993]. Подібні результати отримано також для пшениці сорту Одеська 117. Висока чутливість кореневої меристеми до високої температури порівняно з листковою меристемою виявлена для всіх вивчених сортів пшениці.

Після припинення дії високої температури відбувалось відновлення лінійного росту листків і коренів, що свідчить про збереження здатності до проліферації клітин меристем пагона та кореня. Кінетичні характеристики відносного лінійного росту рослин пшениці у післястресовий період обумовлювались не лише температурою, але і тривалістю експозиції.

Після експозиції рослин за дії температур +45С (2-4 год) відбувалось монотонне відновлення приростів. Збільшення експозиції до 6 год спричиняло пригнічення росту на 80-85% і незначне його зростання протягом чотирьох діб з різким посиленням на 5-7 добу. Однак після 8 год прогріву ріст рослин практично не відновлювався. Очевидно, протягом коротких експозицій рослин пшениці за екстремально високих температур не відбувалась проліферативна інактивація більшості клітин меристем. Пригнічення росту листків внаслідок тривалої дії високої температури з поступовим його затуханням свідчить про спустошення меристеми і втрату її клітинами проліферативної функції. Кінетика лінійного росту рослин пшениці і кукурудзи після дії високої температури вивчена на прикладі 20 сортів й ліній пшениці, 10 гібридів та ліній кукурудзи, а також далекого родича кукурудзи - теосинте. Встановлено відмінність у відносній чутливості до високотемпературного стресу меристем пагонів і коренів одних й тих же інтактних рослин пшениці та кукурудзи [Григорюк, Жук, 1998, Шматько, Жук, 1998, Жук, Ярошенко, Григорюк, 2000]. Додаткове забезпечення рослин озимої пшениці мінеральним азотом сприяло активізаціїї проліферативних процесів, підтримувало їх на вищому рівні та протягом тривалішого періоду порівняно з рослинами, що не отримували азот. Компенсаційна активність меристем після припинення дії стресу спричиняла різке прискорення росту листків і коренів пшениці та кукурудзи у довжину.

Регуляція ростових процесів у кукурудзи і пшениці після дії високотемпературного стресу

Для зменшення негативної дії високих температур на проростаюче насіння і рослини пшениці й кукурудзи використано синтетичні цитокініни та ауксини (мономерна та полімерна форми) [Григорюк, Жук, 1998, Жук. та ін., 2000]. Насіння протягом доби замочували у водних розчинах БАП, ПС-К, 2,4-Д, ПС-А-6 в концентраціях 10^-4 та 10^-5М за діючою речовиною. Цитокініни посилювали ріст листкових пластинок озимої пшениці після дії високотемпературного стресу.

Антистресову дію БАП та ПС-К вивчено у відновний період за кінетикою відносного лінійного росту листків. На прикладі кількох сортів озимої пшениці і кукурудзи показано, що БАП стимулював ріст одразу після стресу, а ПС-К підтримував його протягом тривалого періоду. Чутливість до БАП і ПС-К надземної й підземної частин інтактних рослин озимої пшениці та кукурудзи відрізнялась. Висока температура також змінювала ауксиновий тип дії 2,4-Д на рослини озимої пшениці на гербіцидний у концентраціях, які за оптимальної температури стимулювали ростові процеси.

ПС-К і ПС-А-6 посилювали ріст пшениці й кукурудзи у ширшому діапазоні концентрацій, ніж БАП та 2,4-Д. Концентрація 2,4-Д (10^-4М), яка стимулювала ріст листків, пригнічувала ріст коренів у інтактних рослин пшениці і кукурудзи.

Для підвищення жаростійкості рослин озимої пшениці використано сучасні комплексні препарати. Так, обробка насіння озимої пшениці препаратом дімекс зменшувала пошкодження високою температурою рослин.

Препарати гарт, триман 1, етамон та гумат калію також зменшували негативну дію високотемпературного стресу на проростки озимої м'якої пшениці сорту Миронівська 61.

Узагальнення

Часово-просторова саморегуляція проліферації і розтягнення клітин у рослин пшениці й кукурудзи за дії та післядії водного і високотемпературного стресів відбувається шляхом координації поділу, розтягнення клітин в популяціях, між популяціями і спрямована на зміну тимчасової нестабільності впорядкованим стабільним станом. Індивідуальні флуктуації росту клітин інтегруються в ростову реакцію окремих тканин та рослинного організму і формують його реакцію на стрес.

Наростання дефіциту води в меристемах і сусідніх тканинах викликає порушення однорідної стаціонарної асинхронної проліферації клітин у напрямку уповільнення та зупинки за критичних значень вмісту води в меристемах, які становлять близько 60%. Меристематичні клітини пшениці і кукурудзи переходять до стану вимушеного спокою під час тривалої посухи, зберігають життєздатність після втрати до 90% води та відновлюють проліферацію клітин протягом кількох годин після припинення посухи. Дія високотемпературного і водного стресів дестабілізує динамічні збалансовані процеси росту клітин та спричиняє перехід системи від одного стану до іншого, що характерно для тригерного типу систем та їх функціонування на різних рівнях ієрархічної організації рослини.

Нами показано, що для проростків пшениці і кукурудзи в період росту листків всередині колеоптиля вступ клітин у мітоз визначається вмістом води в меристемі, а після переходу донорних функцій до листкової пластинки - величиною їх водного дефіциту. Під час тривалої грунтової посухи у рослин кукурудзи відзначена адаптація і стабілізація водного статусу листкової меристеми та росту клітин розтягненням. Визначено три типи реакції первинного кореня кукурудзи на водний стрес, які обумовлені ступенем проліферативної інактивації клітин меристеми. Експериментально доведено гальмування водним стресом переходу клітин меристеми до розтягнення за кінетикою кількості клітин без центральної вакуолі. Показано, що відновлення оптимально збалансованого поділу та розтягнення клітин відбувається протягом 2-3 діб після дії водного стресу.

Отримані нами експериментальні дані дозволили розробити нові способи оцінки посухостійкості озимої пшениці на ювенільній стадії росту і розвитку. Показано, що допосівне замочування насіння кукурудзи і пшениці у водних розчинах синтетичних цитокінінів й ауксинів зменшувало негативну дію водного стресу на рослини, проростаюче насіння та сприяло відновним процесам.

Високотемпературний стрес пригнічує або зупиняє проліферацію в меристемах кукурудзи і пшениці, незначно впливає на розтягнення клітин. Тимчасова або постійна репродуктивна інактивація клітин меристем відзначена після прогріву рослин у значному діапазоні високих температур. За некритичних високих температур відбувається адаптація і тимчасова стабілізація проліферативних процесів в меристемах листків й коренів пшениці та кукурудзи. Меристеми коренів відзначаються вищою чутливістю до високої температури порівняно з меристемами листків одних і тих же інтактних рослин. Прогрів рослин за екстремальних температур спричиняє тимчасову проліферативну інактивацію клітин первинних і вторинних меристем. Показано, що висока температура зміщує діапазон концентрацій 2,4-Д, у яких виявляється ауксинова активність, на порядок нижче. У полімерній формі (ПС-А-6) його гербіцидна дія послаблювалась. Комплексні регулятори росту цитокінінового і ауксинового типу дії, азотне живлення підвищують жаростійкість рослин й проростаючого насіння пшениці та кукурудзи, стимулюють ріст пагонів та коренів після високотемпературного стресу.

Отже, динамічні, скоординовані процеси росту клітин листків і коренів пшениці й кукурудзи за умов водного та високотемпературного стресів лежать в основі формування архітектоніки та продуктивності рослин.

Висновки

У рослин пшениці і кукурудзи за дії посухи й високих температур функціонує часова-просторова координація самоорганізації росту клітин поділом та розтягненням, яка забезпечує стабільний просторово неоднорідний розподіл клітин у відповідних тканинах.

Водний і високотемпературний стреси спричиняють флуктуації ростових процесів з появою тимчасової нестабільності, яка переходить у новий впорядкований стабільний стан за слабкого водного стресу та підвищених температур або у відновний період після припинення дії стресових чинників.

Меристеми - критичні тканини для виживання проростаючого насіння, ювенільних рослин кукурудзи і пшениці за дії посухи й високих температур, стійкість яких обумовлює життєздатність рослин під час дії стресу та відновлення у післястресовий період.

Меристематичні клітини пшениці і кукурудзи зупиняють проліферацію за критичних рівнів дефіциту води та високотемпературного стресу з метою збереження клітинами репродуктивної здатності.

Застосування скринінгу сортів озимої пшениці, гібридів та ліній кукурудзи, який грунтується на детектуванні змін водного статусу меристем та проліферативної активності клітин, показало, що їх посухостійкість корелює з водозатримною здатністю меристем ювенільних рослин. Водозатримна здатність меристематичних тканин сортів пшениці виявляється в період проростання насіння та вегетативної стадії розвитку рослин.

Меристематичні клітини пагонів і зачатків коренів проростаючого насіння пшениці й кукурудзи залишаються життєздатними після втрати до 90% води від початкової кількості, у висушеному стані знаходяться в вимушеному спокою, в якому здатні перебувати декілька місяців та виходять з нього через кілька годин після відновлення зволоження рослин.

Функціонування меристем в період посухи у проростаючого насіння кукурудзи і пшениці до прориву листком колеоптиля обумовлюється їх водним статусом, а у рослин з фотосинтезуючими листками - величиною водного дефіциту листкових пластинок як донорів фотоасимілятів. Критичні для росту клітин величини водного дефіциту тканин варіюють у різних сортів і генотипів пшениці та кукурудзи.

Достресове збагачення насіння пшениці і кукурудзи синтетичними ауксинами й цитокінінами зменшує негативну дію водного та високотемпературного стресів, стимулює ростові процеси рослин у післястресовий період, підвищує схожість насіння.

Субкритичні високі температури гальмують перехід клітин меристем листків кукурудзи і пшениці до мітозу й слабкіше діють на інших етапах проліферативного процесу. Критичні високі температури зупиняють поділ клітин, але здебільшого не призводять до втрати ними проліферативної функції, яка відновлюється у післястресовий період.

Меристеми листків рослин озимої пшениці і кукурудзи на вегетативній стадії росту й розвитку відзначаються вищою стійкістю до водного стресу та високих температур порівняно до меристем коренів у тих же рослин. Первинні корені пшениці під час посухи гинуть і відновлюються з зачатків меристем в післястресовий період, а первинні корені кукурудзи здебільшого виживають за дефіциту води та продовжують ріст після поливу рослин.

Застосування регуляторів росту і додаткове забезпечення рослин азотом зменшує негативну дію субкритичних високих температур на проліферативні процеси в меристемах пагонів й коренів, довше підтримує мітотичну активність клітин меристем листків та коренів озимої пшениці.

Розроблено і запатентовано способи оцінки фізіологічної стійкості озимої пшениці до дефіциту води й високих температур на вегетативній стадії росту та розвитку, які грунтуються на використанні складових клітинного росту а також їх інтегрального прояву у вигляді ростової реакції.

Практичні рекомендації

Для застосування в селекційній роботі рекомендуються способи:

оцінки жаростійкості сортів озимої пшениці шляхом пророщування насіння, підсушування проростків за оптимальної температури та визначення вмісту води в меристематичних тканинах пагона в післястресовий період /Декл.пат. України на винахід № 42371 А від 15.10.2001 р./;

оцінки посухостійкості сортів озимої пшениці шляхом пророщування насіння, підсушування проростків за оптимальної температури і визначення мітотичної активності клітин пагона після дії посухи та відновлення поливу / Декл.пат. України на винахід № 45097 А від 15.03.2002 р./;

оцінки жаростійкості сортів озимої пшениці шляхом пророщування насіння, прогрівання тридобових проростків /4 год., +45°С/, визначення величини відносного добового лінійного приросту і відношення пагонів та коренів дослідного до контрольного варіанту в післястресовий період / Декл.пат. України на винахід № 45879 А від 15.04.2002 р./;

відбору посухостійких сортів озимої пшениці, що передбачає пророщування насіння, підсушування проростків за оптимальної температури, одночасне вимірювання відносного добового лінійного приросту пагонів та кореня після відновлення поливу /Декл.пат. України на винахід № 45768 А від 15.04.2002 р./.

2. Для активізації ростових процесів, підвищення жаро- посухостійкості сортів озимої пшениці і гібридів кукурудзи на ранніх етапах їх онтогенезу пропонується передпосівна обробка насіння регуляторами росту полістимуліном К та полістимуліном А-6 (10^-4М). Для підвищення жаростійкості озимої пшениці рекомендується допосівна обробка насіння водними розчинами препаратів Гарт, Дімекс, триман 1, етамон і гумат калію.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

Григорюк І.П., Жук О.І. Ріст пшениці і кукурудзи в умовах посухи та його регуляція . - К.: Наук.світ, 2002. -118 с.

Шматько И.Г., Григорюк И.А., Жук О.И. Митотическая активность в меристемах пшеницы при повышении температуры // Физиология и биохимия культ. растений.- 1988.- 20, №4.- С.372-375.

Шматько И.Г., Жук О.И., Григорюк И.А. Митотическая активность листовых меристем пшеницы после водного стресса // Физиология и биохимия культ. растений. - 1991.-23, №5.- С. 499-503.

Шматько И.Г., Жук О.И. Кинетика митозов в апексе побега пшеницы после действия водного стресса // Физиология и биохимия культ.растений.- 1992.- 24, №6.- С.564-568.

Шматько И.Г., Жук О.И. Реакция первичного корня кукурузы на водный стресс // Физиология и биохимия культ.растений. - 1993.- 25, №1.- С.72-77.

Жук О.И., Шматько И.Г., Григорюк И.А. Пролиферативная активность клеток листовой меристемы кукурузы после действия высокой температуры // Физиология и биохимия культ. растений. - 1993.- 25, №3.- С.274-277.

Жук О.И. Влияние водного стресса на рост клеток в меристеме первичного корня кукурузы // Физиология и биохимия культ.растений.- 1993.- 25, №.6.- С.569-575.

Шматько И.Г., Жук О.И., Иванова О.П. Реакция меристемы различных сортов пшеницы на высокую температуру при улучшении обеспеченности азотом // Физиология и биохимия культ.растений. - 1993.- 25, №6. - С.576- 580.

Шматько И.Г., Жук О.И., Молошага Н.В. Восстановительная способность стеблевых меристем озимой пшеницы после действия водного стресса // Физиология и биохимия культ.растений. - 1994.- 26, №2.- С.185-189.

Шматько И.Г., Жук О.И. Деление и растяжение клеток в интеркалярной меристеме листа кукурузы при дефиците воды и повышенной температуре // Физиология и биохимия культ.растений.- 1998.- 30, №.1.- С.60-65.

Григорюк І.П., Жук О.І. Вплив синтетичних цитокінінів і ауксинів на проростання насіння озимої пшениці за умов високотемпературного стресу // Физиология и биохимия культ.растений.- 1998.- 30, №4. - С.247-252.

Григорюк І.П., Жук О.І. Проліферативна активність клітин меристем листка озимої пшениці після дії високотемпературного стресу // Доп. НАН України.- 1998.- №9.- С.175-177.

Жук О.І., Григорюк І.П., Гродзінський Д.М. Клітинний ріст рослин за умов водного стресу // Физиология и биохимия культ.растений.- 1999.- 31, №2.- С.83-92.

Жук О.І., Ярошенко О.А., Григорюк І.П. Вплив посухи і передпосівної обробки насіння синтетичними цитокінінами на водний і осмотичний потенціали та мітотичну активність інтеркалярної меристеми листка гібридів кукурудзи// Физиология и биохимия культ. растений.- 2000.- 32, №6. - С.494-499.

Жук О.І., Ярошенко О.А., Григорюк І.П., Ніколайчук В.І. Вплив полімерних похідних цитокініну і ауксину на проростання насіння гібридів кукурудзи та теосинте в умовах високотемпературного стресу // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія: Біологія, 2000, №7.- С.69-72.

Жук О.І., Ярошенко О.А., Григорюк І.П. Реакція проростків гібридів кукурудзи і теосинте на водний стрес // Физиология и биохимия культ. растений. - 2001. - 33, №1. - С.46-51.

Жук О.І., Григорюк І.П., Роїк Л.В. Відновлення ростових процесів у проростків озимої пшениці після дегідратації та обробки насіння синтетичними цитокінінами // Физиология и биохимия культ.растений. - 2001.- 33, №3. - С.263-267.

Жук О.І., Григорюк І.П., Варавкін В.О., Булах А.А., Дядюша Л.М., Дульнєв П.Г. Ростова реакція проростків озимої пшениці на температурний стрес та обробку препаратом “Дімекс”// Физиология и биохимия культ.растений.- 2001. - 33, №6. - С. 485-489.

Жук О.І., Григорюк І.П., Варавкін В.О., Булах А.А., Дядюша Л.М., Дульнєв П.Г. Вплив препарату “Гарт” на ріст проростків озимої пшениці після температурного стресу // Физиология и биохимия культ.растений. -2002. - 34, №1.- С.58-62.

Жук О.І., Григорюк І.П. Водозатримна здатність тканин проростаючого насіння сортів озимої пшениці за дії наростаючої посухи // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія, 2002.- № 1/13. - С.45-48.

Григорюк І.П., Жук О.І. Ростові реакції проростків озимої пшениці на синтетичні ауксини за умов високотемпературного стресу // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія, 2002. - № 3(18). - Спеціальний випуск: Фізіологія рослин. - С.186-192.

Григорюк І.П., Жук О.І. Дія високої температури на мітоз та ростові процеси у озимої пшениці // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія, 2002. - №4/19. - С.48-55.

Жук О.І., Григорюк І.П. Динаміка мітозу в меристемах пшениці після дії посухи // Физиология и биохимия культ.растений. - 2003. -35, №1. - С.3-11.

Жук О.І., Роїк Л.В., Григорюк І.П. Модифікація ростової реакції озимої пшениці екзогенними ауксинами за високотемпературного стресу // Физиология и биохимия культ.растений. - 2003. - 35, №3. - С.200-204.

Григорюк І.П., Жук О.І. Динаміка мітотичної активності клітин меристем озимої пшениці за підвищених температур // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія, 2003. - №1. - С.32-36.

Григорюк І.П., Жук О.І. Активація ростових процесів проростків озимої пшениці синтетичними цитокінінами за умов високотемпературного стресу // Науковий вісник Чернівецького університету: Збірник наукових праць. - Вип. 169: Біологія. - Чернівці:”Рута”, 2003. - С.47-57.

Григорюк І.П., Жук О.І. Потенційна жаростійкість проростків озимої пшениці різних екотипів // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету ім.Володимира Гнатюка, Серія: Біологія, 2003. - №2 (21). - С.24-27.

Декл. пат. № 42371 А Україна, МКВ 7 А01С1/00, А 01G 7/00. Спосіб оцінки посухостійкості озимої пшениці. О.І Жук, І.П. Григорюк. - Опубл. 15.10.2001, Бюл.№9.

Декл. пат. № 45097 А Україна, МКВ 7 А01G 7/00. Спосіб оцінки посухостійкості озимої пшениці. О.І Жук, І.П. Григорюк.- Опубл. 15.03.2002, Бюл.№3.

Декл. пат. № 45768 А Україна, МКВ 7 А 01G/00. Спосіб відбору посухостійких сортів озимої пшениці. О.І Жук, І.П. Григорюк- Опубл.15.04.2002, Бюл.№4.

Декл. пат. № 45879 А Україна, МКВ 7 А 01G/00. Спосіб оцінки жаростійкості сортів озимої пшениці. О.І Жук, І.П. Григорюк- Опубл.15.04.2002, Бюл. №4.

Шматько И.Г., Жук О.И. Влияние водного стресса на продолжительность митотического цикла меристем побега пшеницы // Материалы 1 Всесоюз.совещ. ”Клеточный цикл растений.”/сентябрь 1981 г., Канев/ - Киев: Наук.думка, 1983.- С.189-194.

Жук О.И. Выживаемость проростков пшеницы при различных уровнях оводненности меристематических тканей //Регуляция водного обмена растений Материалы УІІ Всесоюз. симп. (Киев, сент. 1981 г.,) - Киев: Наук. думка, 1984. - С.87-89.

Жук О.И. Изменение митотического индекса стеблевой меристемы пшеницы в восстановительный период после обезвоживания // Регуляторные механизмы физиологических процессов у растений: Материалы ІІІ Респ.конф.молодых исследователей. - Киев: Наук.думка, 1985.- С.114-116.

Шматько И.Г., Жук О.И. Состав популяции клеток меристем пшеницы при разной водообеспеченности // Регуляция клеточного цикла растений: Сб.научн.тр. - Киев: Наук.думка, 1985. - С.148-152.

Шматько И.Г., Жук О.И. Влияние водного стресса на пролиферативную активность стеблевых меристем пшеницы // Регуляция физиологических функций растений: Сб.научн.тр. - Киев: Наук.думка, 1986.- С.30-36.

Жук О.І. Відновлення мітотичної активності в меристемах пагона озимої пшениці після глибокого обезводнення // Актуальні проблеми фізіології водного режиму та посухостійкості рослин: Зб. наук.праць, присвяч. пам'яті д-ра біол.наук, проф. Шматька Івана Григоровича / НАН України. Ін-т фізіології рослин і генетики.- К.: ТОВ: ”Міжнар. фін. агенція”, 1997. -С.53-55.

...