FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR
DETERMINAREA ACCELERATĂ A TERMOTOLERANŢEI
FRUNZELOR DE BUXUS SEMPERVIRENS L. CU AJUTORUL
METODEI DE SCURGERE A ELECTROLIŢILOR
Nemerovschii A., Dascaliuc A.
Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei
Rezumat
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
A fost investigată rezistenţa frunzelor de cimişir ( Buxus sempervirens L.) la şocul
termic (şt). În baza infl uenţei şt asupra cineticii de scurgere a electroliţilor din
segmentele frunzelor, dozele şt au fost divizate în trei zone: provocătoare de deteriorări
moderate(1), intermediare (2), şi grave (3). În cadrul dozelor care iniţial induceau
scurgerea a 18-82% din electroliţi, creşterea dozei şt prin ridicarea temperaturii, sau
duratei de expunere, a cauzat respectiv creşterea exponenţială şi liniară a deteriorărilor.
Energia de activare a deteriorărilor membranelor şi fracţiunea deteriorărilor ireversibile
sporea odată cu creşterea temperaturii şt, iar dinamica de recuperare a lor, dimpotrivă,
devenea mai lentă.
Cuvinte cheie: Buxus sempervirens L. – şocul termic – scurgerea electroliţilor – energia
de activare.
Depus la redacţie 10 februarie 2012.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Adresa pentru corespondenţă: Dascaliuc Alexandru, Institutul de Genetică şi Fiziologie
82

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
a Plantelor al Academiei de ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002 Chişinău,
Republica Moldova, e-mail: dascaliuca@yahoo.com, tel.: (+373 22) 53-01-77
Introducere
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
Problema rezistenţei plantelor la arşiţă atrage de mai mult timp atenţia cercetătorilor.
În ultimii ani, ca urmare a tendinţelor de încălzire globală a climei [12], această
problemă a devenit deosebit de relevantă. Temperaturile ridicate au un impact negativ
asupra mai multor procese fi ziologice care depind de funcţiile membranelor celulare.
Acestea includ reducerea reacţiei Hill a cloroplastelor [2], pierderea capacităţii
membranelor celulare de a reţine electroliţii [5], reducerea respiraţiei în mitocondrii
[6], diminuarea randamentului cuantic a fotosintezei [17]. Scurgerea electroliţilor (se)
este un indicator important a stării membranelor celulare, deteriorarea cărora corelează
cu rezistenţa plantelor la şocul termic (şt). Modifi cările structurale şi funcţionale ale
membranelor cauzate de şt nu sunt bine cunoscute, dar este stabilit faptul că în urma
expunerii plantelor la diferiţi factori de stres starea funcţională a membranelor poate
fi determinată prin aprecierea gradului de permeabilitate a lor faţă de electroliţi, adică
determinând intensitatea se, care poate fi uşor măsurată prin metoda de conductometrie,
metodă deseori utilizată pentru aprecierea rezistenţei plantelor la temperaturi ridicate
[7, 17].
Rezistenţa şi capacitatea adaptivă a plantelor faţă de arşiţă se determină cu ajutorul
unor metode accelerate care presupun expunerea de scurtă durată a lor la temperaturi
ridicate, temperaturi care provoacă şt [7, 14]. A fost demonstrat că în urma acţiunii şt
nivelul de scurgere a electroliţilor corelează negativ cu rezistenţa plantelor la arşiţă.
Deteriorările plantelor provocate de şt se determină după expoziţii relativ scurte
(până la câteva ore) şi la temperaturi extreme (40 - 60°C) [17]. Dereglarea integrităţii
membranelor celulare după acţiunea şt sunt cauzate de denaturarea proteinelor şi
lipidelor [17]. Ele sunt însoţite de erorile în reglajul proceselor biochimice, dinamica
înlăturării cărora depinde de gravitatea deteriorărilor. Nivelul de rezistenţă a plantelor
la şt depinde de mai mulţi factori de ordin genetic [13], fi ziologic [10], precum şi
biochimic [1]. Rezistenţa plantelor la arşiţă poate varia în mod semnifi cativ în funcţie
de faza ontogenezei şi efi cacitatea proceselor de adaptare a lor la condiţiile de mediu.
În prezent nu există claritate cu privire la relaţiile dintre rezistenţa primară şi cea indusă
faţă de diferiţi factori de stres, incluzând şi cea faţă de temperaturile ridicate. De aceia
este difi cil de a prezice exact care va fi impactul încălzirii globale a climei asupra
adaptării diferitor specii de plante la condiţiile noi şi care va fi rolul relativ a rezistenţei
iniţiale şi celei induse în fenomenele de adaptare a speciilor la condiţiile mediului.
Având aceasta în vedere, noi am decis să creăm condiţii artifi ciale cu ajutorul şt,
condiţii care induc deteriorări de nivel diferit, iar ulterior să urmărim recuperarea lor,
precum şi schimbările adaptive posibile a rezistenţei plantelor la temperaturi ridicate.
În acest scop, au fost alese frunzele de cimişir (Buxus sempervires L.) expuse diferitor
doze ale şt aplicate separat, sau în două fracţii. În intervalul dintre cele două fracţii ale
dozei plantele erau menţinute în condiţii care favorizează recuperarea deteriorărilor
şi inducerea rezistenţei sporite datorită includerii proceselor adaptive după aplicarea
primei fracţii a şt.
83

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Materiale şi metode
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
Materialul vegetal. Studiul a fost realizat cu frunzele de cimişir (Buxus sempervirens
L.), care creşte ca un arbust decorativ pe teritoriul Institutului de Genetică şi Fiziologie
a Plantelor al AŞM. Pentru analize au fost colectate doar frunzele în vârstă de doi
ani. Înainte de analiză, pentru a elimina infl uenţa variaţiei aleatorii ale condiţiilor de
umiditate, temperatură şi iluminare asupra rezistenţei la şt, după colectare frunzele
au fost amplasate pentru 12 ore în cristalizator la umiditatea relativă de 93-95%,
temperatură de 25°C şi iluminare 20 lucşi. Imediat înainte de a analiza scurgerea
electroliţilor, frunzele au fost spălate prin imersie în apă distilată, uscate pe hârtie de
fi ltru. A urmat decuparea unor porţiuni circulare de limb foliat cu diametrul de 9 mm,
cu ajutorul ştanţei.
Determinarea termotoleranţei frunzelor. Şt a fost aplicat prin incubare la diferite
temperaturi şi durate. După expoziţie la st eprubetele variantelor experimentale au fost
introduse pentru 2 ore în apă la 25°C, agitate constant în amestecător ( Wstrzasarka
uniwersalna typ WU-4, Polonia). Aceasta a asigurat echilibrarea concentraţiei de
electroliţi între mediul apos şi discurile foliate, marcată prin atingerea fazei staţionare
de conductibilitate a mediului apos. În experimente au fost prevăzute două probe
martor. Primul martor a fost pregătit prin incubarea a câte 6 discuri circulare în 5
eprubete cu 3,5 ml apă deionizată, agitate în continuare timp 2 ore la temperatura de
25°C. Probele pentru al doilea martor au fost preliminar supuse şt timp de 10 minute
la temperatura de 100°C, răcite şi ţinute pentru a determina scurgerea electroliţilor
în condiţiile indicate mai sus. La toate variantele conductibilitatea mediului apos a
fost determinată după 2 ore de incubare la 25°C, utilizând conductometrul N 5721
(Polonia). Infl uenţa şt a fost apreciată în baza creşterii conductibilităţii mediului apos
din variantele experimentale (incubate la temperaturile şt) in comparaţie cu cea a
martorului. A fost calculată scurgerea relativă a electroliţilor (SRE) din ecuaţia:
SRE = (µ t – µ 25 ) / (µ 100 – µ 25 ) (1)
în care: µ t – conductibilitatea variantei experimentale (expusă şocului termic la
temperatura t), în mS/m; µ 25 – conductibilitatea variantei martor (incubată la 25 o C),
în mS/m; µ 100 – conductibilitatea totală (măsurată după incubarea fi nală la 100°C), în
mS/m.
Diferenţa dintre conductibilitatea mediului de incubare apreciată după şt la o
anumită doză şi cea a variantei martor este proporţională cu cantitatea suplimentară
de electroliţi care s-au scurs din celulele ţesuturilor frunzelor în urma aplicării şt.
Diferenţa dintre conductibilitatea mediului apos determinată după deteriorarea totală şi
cea a variantei martor caracteriza integral sporirea cantităţii de electroliţi care se scurg
în urma deteriorării totale. Raportând mărimea cantităţii suplimentare de electroliţi care
se scurg sub acţiunea unei anumite doze ale şt la valoarea cantităţii totale de electroliţi
eliberaţi din probele frunzelor se obţine indicele SRE. Valoara lui este determinată
de infl uenţa specifi că a dozei şt fi ind proporţională cu gradul de afectare a capacităţii
membranelor celulare ale frunzelor de a menţine electroliţii.
Determinarea energiei de activare. În primul rând, după analiza rezultatelor aplicării
şt, au fost construite grafi cele care descriau SRE în dependenţă de durata de incubare
84

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
la fi ecare temperatură a şt. În baza acestor curbe a fost estimată durata şt care provoca
scurgerea a 18, 50 şi 82% din electroliţi. După aceia, pentru fi ecare temperatură a şt,
a fost aproximată linia care descria SRE în dependenţă de durata lui. Aceasta a dat
posibilitatea de a determina rata de creştere a SRE în urma măririi duratei la fi ecare
temperatură a şt. În baza parametrilor determinaţi, a fost calculată energia de activare
(A) a procesului de suprimare a funcţiilor membranelor celulare în urma acţiunii şt, în
conformitate cu ecuaţia lui Arrhenius [7]:
2,3 lg k’’ / k’= (A / R) (1 / T’-1 / T’’) (2)
unde k’ şi k’’ - constanta de SRE care se observă după şt cu temperaturile T’ şi T’’,
exprimate după scara Kelvin; R – constanta gazelor.
Determinarea capacităţii adaptive a frunzelor utilizând metoda de fracţionare a
dozei şt. În scopul identifi cării proceselor de reparaţie şi a dinamicii schimbării stării
membranelor celulare după doze diferite ale şt a fost determinată SRE din segmentele
frunzelor, scindate la perioade relativ îndepărtate de la aplicarea şt. Frunzele intacte
au fost supuse şt, după ce au fost plasate în exsicatoare cu umiditatea relativă 93-95%,
temperatura 25°C, iluminarea 20 lucşi şi foto-perioadă 16 ore lumină - 8 ore întuneric.
Din frunzele individuale, la diferite momente după aplicarea primei doze a şt, au fost
excizate segmente cu diametrul 9 mm şi determinat nivelul de SRE în acelaşi mod ca şi
din frunzele martor. Primele doze ale şt au fost realizate cu temperaturi diferite. Durata
lor a fost ajustată astfel, încât să genereze SRE la nivelul de 20-25% şi 50-55% faţă de
scurgerea maximală (după incubarea la 100 o C).
Aceste experimente au avut ca scop obţinerea informaţiei despre specifi cul restabilirii
funcţiilor membranelor celulare după aplicarea şt la diferite durate şi temperaturi.
Suplimentar au fost determinate particularităţile SRE după expunerea secvenţială a
frunzelor la două facţiuni ale şt. Între cele două fracţiuni ale şt frunzele erau menţinute
în condiţii normale (descrise mai sus pentru primul martor). A doua doză a şt a fost
administrată imediat, sau după 24 şi 48 ore de incubarea în exsicatoare la umiditatea
relativă de 93-95%, temperatura de 25°C şi iluminare de 20 lucşi cu foto-perioadă de
16 ore de lumină - 8 ore întuneric. Măsurarea scurgerii electroliţilor a fost realizată la
fel ca şi la frunzele variantei martor.
Durata primei doze a şt a fost aleasă astfel, încât după aplicarea ei nivelul SRE să
atingă 20 - 25%. Doza a doua a fost aleasă în aşa fel, ca ea în mod separat să provoace
scurgerea a 50 - 55% din electroliţi. Aceste studii au dat posibilitatea de a aprecia
dinamica schimbării rezistenţei frunzelor după expunerea lor la prima doză a şt cu
diferite temperaturi.
Analiza statistică a datelor. Experimentele au fost efectuate în 3 - 5 repetări. La
fi ecare măsurare au fost folosite discuri din 6 frunze. Fiecare experiment a fost repetat
cel puţin 3 ori (pentru a obţine rezultate reproductibile în diferite experimente). Datele
prezentate sunt rezultatul determinării mediei şi abaterii standard a mediei [3, p. 9] a
unei experienţe tipice din serie (indicat în grafi ce) sau a mediei din întreaga serie de
experimente (tabelul 1). În fi gura 5 şi tabelul 2 este prezentat coefi cientul de corelaţie
pentru regresia liniară.
85

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Rezultate şi discuţii
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
Dinamica deteriorărilor provocate de şt cu diferite temperaturi. Pe fi gura 1 sunt
prezentate datele privind SRE din segmentele frunzelor de cimişir în funcţie de durata
şt, indusă cu temperaturi diferite. Odată cu creşterea duratei şt, SRE a crescut la toate
temperaturile de expoziţie, dar dinamica creşterii ei a depins substanţial de valoarea
temperaturii şt. După incubarea la temperatura de 50 şi 51 o C SRE în urma sporirii
duratei şt creştea foarte lent: nivelul de SRE n-a atins 0,6 chiar şi după 90 de minute de
aplicare a şt cu aceste temperaturi. După şt cu temperaturi mai mari efectul deteriorator
creştea uniform odată cu sporirea temperaturii până la 54 o C. Expunerea la temperaturi
mai mari de 55 o C ducea la creşterea bruscă a SRE odată cu creşterea duratei şt (scurgerea
totală a electroliţilor a fost observată deja după 18 min de aplicare a şt). Deoarece
valorile SRE depind de starea membranelor celulare, temperaturile care provoacă şt
pot fi divizate în trei zone: 1 - zona temperaturilor moderate (până la 51 o C): 2 - medii
(între 52 la 54 o C) şi 3 - înalte (55 o C şi mai mari). În cadrul acestor zone durata necesară
pentru a obţine un anumit nivel de SRE diminuează în mod diferit. De exemplu, nivelul
0,5 de SRE în zona 3 este atins după şt pe parcursul nu mai mult de 13 minute (după
şt cu 56 şi 55 o C - 12 şi 13 min, respectiv). În zona 2 acelaşi efect poate fi atins după
şt cel puţin pe parcursul a 19 minute (după 54 şi 53 o C - 19 şi 28 min, respectiv), iar
în zona 1 – după o durată a şt de 40 de minute şi mai mare (după 52 şi 51 o C - 40 şi 84
min respectiv).
Figura 1. Infl uenţa duratei şocului termic cu diferite temperaturi asupra scurgerii
relative a electroliţilor din segmentele foliare de Buxus sempervirens L.
Recuperarea capacităţii membranelor celulare de a menţine electroliţii după şt.
Pentru a evalua specifi citatea restabilirii capacităţii frunzelor de a reţine electroliţii,
ele au fost supuse şt cu temperaturi şi durate de expunere ajustate astfel, încât la două
ore după aplicarea şt să provoace scurgerea a 25% şi 55% din electroliţi. Rezultatele
unui astfel de experiment sunt prezentate în fi gura 2. Ele sugerează că capacitatea
membranelor celulare de a reţine electroliţii, după aplicarea şt cu doze ce au provocat
acelaşi nivel iniţial de SRE, se restabilea mai rapid după şt cu temperaturi mai scăzute.
Acest efect s-a manifestat deosebit de clar după dozele care imediat după expunerea la
86

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
şt au cauzat scurgerea 55% din electroliţi. SRE din frunzele supuse şt cu temperaturile
de 52 şi 53 o C, după 48 de ore de recuperare în condiţii optime, a scăzut de la 55%
la 15 şi 17% respectiv. În acelaşi timp, frunzele care au fost expuse şt cu 54 o C, rata
de SRE a rămas practic constantă, la nivelul de 55%. Aceste date indică faptul că
“gravitatea” deteriorărilor provocate de şt cu temperaturi mai înalte este mai mare,
de aceia recuperarea lor se produce mai lent. Şt cu 52 şi 53 o C, la durata care iniţial
provocau scurgerea a circa 55% din electroliţi, a fost însoţit de fenomenul de recuperare
rapidă a integrităţii membranelor, atunci când după şt cu 54 o C domina echilibrul dintre
procesele de recuperare şi extindere a deteriorărilor (fi gura 2).
Figura 2. Cinetica scurgerii relative a electroliţilor din segmentele frunzelor de
Buxus sempervirens L. în dependenţa de perioadă după expunerea la doze diferite ale
şocului termic.
În legătură cu specifi cul “sorţii” frunzelor expuse şt provocat cu temperaturi
diferite, a fost pusă problema determinării reacţiei lor la o a doua doză a şt, aplicată
la diferite perioade după obţinerea primei doze. La 0, 24 şi 48 de ore de la aplicarea
primei doze şt cu 52, 53 şi 54 o C şi durate care cauzau scurgerea a 25% din electroliţi
(fi gura 2), frunzele erau supuse celei de a doua doză a şt cu 52 o C pe parcursul a 41 de
minute (separat ea provoca scurgerea a 55% din electroliţi, fi gura 2). Rezultatele sunt
prezentate în fi gura 3. Datele obţinute indică că temperatura şt are o infl uenţă decisivă
asupra schimbării stării funcţionale ale membranelor celulare în perioada după aplicarea
şt. Dacă prima doză a şt a fost cauzată de expunerea la 52 о С, apoi administrarea dozei
a doua îndată după prima a adus la aceia că impactul fi nal a fost egal cu suma efectelor
celor două doze administrate separat (fi gura 3, curba 1). Cu creşterea perioadei dintre
cele două facţiuni efectul deteriorator sumar a diminuat treptat, la 48 ore dintre cele
două doze fi ind practic egal cu efectul izolat al dozei a doua. Un rezultat cu totul
diferit a fost obţinut în cazul în care prima doză a şt a fost realizată la 54 о С (fi gura 3,
curba 3). În acest caz aplicarea dozei a doua imediat după prima cauzează suprimarea
totală a capacităţii membranelor celulare de a menţine electroliţii, fenomen care s-a
manifestat şi la aplicarea dozei a doua la 24 şi 48 ore de la expoziţia cu prima doză.
Efect intermediar a fost observat în cazul în care prima doză a şt a fost realizată cu 53 о С
(fi gura 3, curba 2). În acest caz: nivelul de SRE după două doze, aplicate consecutiv,
87

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
a fost mai mare decât suma aritmetică a efectelor celor două doze aplicate separat, dar
totodată mai mic decât cel ce se manifestă la deteriorarea totală. Cu creşterea perioadei
dintre aplicarea celor două facţiuni de la 0 până la 48 de ore efectul dăunător scădea
treptat. Aceste date indică faptul că capacitatea membranelor celulare de a menţine
electroliţii după aplicarea şt cu 52 о С se recupera rapid şi totodată în această perioadă
se inducea rezistenţă crescută faţă de şt. După prima doză a şt cu temperaturi mai
înalte de 52 o C s-a manifestat sensibilizarea frunzelor la temperaturi ridicate, cu atât mai
semnifi cativă, cu cât mai înaltă era temperatura dozei a doua a şt. În cazurile în care a
doua doză a şt a fost pricinuită de expunerea la 53 o C sau de 54 o C, efectul deteriorator la
aplicarea consecutivă a celor două doze ale şt se amplifi ca. La aceste temperaturi ale şt,
cu creşterea perioadei dintre doza întâia şi a doua până la 48 ore, tendinţa de recuperarea
a deteriorărilor se manifesta doar atunci când doza a doua a st a fost realizată cu 53 o C.
Figura 3. Scurgerea relativă a electroliţilor din segmentele frunzelor de Buxus
sempervirens L., expuse primei doze a şt cu 52 o C, 24 min (1); 53 o C, 17 min (2); 54 o C, 15
min ( 3) la 0, 24 şi 48 ore după prima doză a fost administrat şt cu 52 o C, 41 min.
Datele care au fost prezentate în fi gura 1 indică faptul că efectul dăunător a sporirii
temperaturii cu 1 о С la durate concrete ale şt creşte progresiv. Pentru a cuantifi ca acest
efect, noi am construit o aproximaţie liniară a procentului de scurgere a electroliţilor în
funcţie de durata şt, cauzat de diferite temperaturi (fi gura 4). Putem observa că odată
cu creşterea temperaturii şt liniile de aproximaţie se deplasează progresiv în zonele
cu durate mai mici ale şt, iar valorile unghiului lor de înclinaţie cresc (fi gura 4). La
temperatura şt de 52, 53, 54, 55 şi 56 о С acest unghi este egal respectiv cu 1.73, 2.25,
2.37, 4.45 şi 6.4 procente/min. Putem menţiona că odată cu tranziţia temperaturii şt de
la 53 о С în sus acest unghi creşte brusc, ceia ce indică creşterea respectivă a gravităţii
deteriorator provocate de şt cu aceste temperaturi.
Dacă punem valorile logaritmilor coefi cienţilor acestor unghiuri în dependenţa
de temperatura şt, obţinem o linie dreaptă, (fi gura 5). Aceasta indică faptul că
creşterea temperaturii, la aceeaşi durată a şt, duce la sporirea exponenţială a scurgerii
electroliţilor. Calculând energia de activare [19] a scurgerii electroliţilor conform
ecuaţiei (2), observăm că, în intervalul de temperaturi între 52 -56 o C, ea creşte în
mediu 70,1 kcal/M cu fi ecare grad de sporire a temperaturii şt. Aceste rezultate susţin
punctul de vedere că rata de scurgere a electroliţilor poate servi ca un indice important
88

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
pentru evaluarea funcţiei de barieră a membranelor celulare [9]. Energia de activare
a membranelor celulare ale frunzelor de cimişir de către temperaturile şt a fost de
aproximativ 10 ori mai înaltă în comparaţie cu cea de activare membranelor seminţelor
de soia, determinată în intervalul temperaturilor dintre 20 şi 40 о С [3]. Evident, aceasta
se datorează diferenţelor dintre procesele de reorganizare/dezintegrare a membranelor
şi funcţiilor lor, caracteristice pentru genotipuri, organe şi intervale de temperatură
diferite.
Figura 4. Aproximaţia liniară a creşterii vitezei de scurgere a electroliţilor (%/min)
de durata şocului termic (şt) la temperaturi diferite. Curbele 1,2,3,4,5,6,7 – temperaturile
şt cu 50, 51, 52, 53, 54, 55, şi 56 0 C.
Se consideră că scurgerea electroliţilor este determinată concomitent de procesele
de difuzie şi de scurgere a lichidului celular prin rupturile membranelor [4]. Depinderea
scurgerii malatdehidrogenazei numai de penetrarea enzimei prin rupturile membranelor
celulare explică de ce la seminţele de soia energia de activare a acestui proces este mai
mare în comparaţie cu cea a scurgerii electroliţilor [4]. Valorile pozitive a energiei de
activare indică faptul că, odată cu creşterea temperaturii scad funcţiile de barieră a
membranelor, care depind de o serie de procese de echilibru, perturbarea cărora depinde
de temperatura şt [7]. Legitatea menţionată depinde de un singur proces, sau grup de
procese, care cel mai probabil sunt determinate de funcţiile membranelor celulare.
Liniaritatea strictă a logaritmului vitezei de SRE în dependenţă de temperatura şt,
fi g. 5, indică creşterea exponenţială a ratei de SRE. În aşa fel, creşterea valorii unghiului
de înclinare a aproximaţiei lineare a SRE cu creşterea temperaturii şt (fi gura 4), la fel
refl ectă creşterea vitezei de perturbare a capacităţii membranelor celulare de a reţine
electroliţii cu creşterea temperaturii şt. În ansamblu, aceste date indică că, odată cu
creşterea temperaturii, la aceiaşi durată a şt, degradarea membranelor celulare creşte
exponenţial. Deşi şt a fost administrat cu o gamă largă de temperaturi, noi prezentăm
89

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
doar rezultatele obţinute cu temperaturi relativ ridicate. Aceasta este în concordanţă
cu strategia bine-cunoscută de determinare a capacităţii genetice, precum şi a limitelor
energetice, structurale şi fi ziologice de adaptare [15, 16, 18].
Datele obţinute demonstrează că “severitatea” leziunilor sporeşte odată cu creşterea
valorii temperaturilor şt. Recuperarea leziunilor este mai rapidă şi mai completă atunci
când temperaturile şt sunt mai moderate (fi gura 2).
Figura 5. Aproximaţia liniară a logaritmului vitezei de creştere a scurgerii
electroliţilor ([lg%]/min) în dependenţă de temperatura şocului termic (şt). Aproximaţia
lineară este valabilă doar pentru dozele care provoacă scurgerea electroliţilor în
intervalul 18 – 82% din cantitatea maximală.
Fracţionarea şt a dat posibilitatea de a demonstra că tendinţa de creştere a rezistenţei
faţă de doza a doua se manifestă numai atunci când prima doză a fost administrată cu
temperaturi relativ moderate (fi gura 3). Pentru a studia multilateral acest fenomen este
necesar de realizat cercetarea acţiunii incubării prelungite a plantelor la temperaturi
ce provoacă stare de stres moderat [17], de oarece la temperaturi obişnuite rezistenţa
dobândită faţă de arşiţă dispare pe parcursul a 4-24 ore [9].
Rezistenţa la căldură a frunzelor de cimişir a fost destul de înaltă. Pentru a provoca
scurgerea a 50% din electroliţi a fost necesară aplicarea şt cu 54 o C pe parcursul a 20
minute. Pentru comparaţie, chiar şi un minut de scufundare a frunzelor de soia în apă
la această temperatură provoca cloroza, iar la 55 o C şi mai mult – necroza [11]. După
expunerea la temperaturi de mai sus de 55 o C cloroplastele frunzelor de arţar pierd
ireversibil apa, devin necrotice şi mor pe parcursul a două săptămâni. În procesul de
deshidratare, apa se pierde anterior din compartimentele din afara cloroplastelor [8].
Concluzii
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
1. Scurgerea electroliţilor este un indicator important al schimbărilor dinamice ale
deteriorărilor membranelor provocate de şt.
90

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
2. Pentru frunzele de Buxus sempervirens L.este critic şt cu temperaturi mai sus de
55 o C.
3. Efi cacitatea recuperării funcţiilor membranelor celulare, iniţial suprimată de
către şt la nivel constant, a fost cu atât mai înaltă, cu cât mai joasă a fost temperatura
care a provocat şt.
4. După efectele asupra capacităţii membranelor celulare de a reţine electroliţii,
temperaturile care provoacă şt pot fi divizate în trei zone: 1. zona temperaturilor
moderate (până la 51 o C): 2. medii (între 52 la 54 o C) şi 3. înalte (mai mari de 55 o C).
Acumularea deteriorărilor produse de şt şi cinetica de recuperare a lor în interiorul
fi ecărei zone este specifi că.
5. Energia de activare a deteriorărilor membranelor celulare ale frunzelor de Buxus
sempervirens L., provocate de şt cu temperaturi critice, atinge 70 kcal/ 1 o C.
Referinţe
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
1. Ben Zioni A., Itai C. Short and long-term effects of high temperature (47-49 o C) on
tobacco leaves. III. Effl ux and 32P incorporation into phospholipids // Physiol. Plant. 1973. V.
28. P. 493-497.
2. Boyer J. S. Nonstomatal inhibition of photosynthesis in sunfl ower at low water potentials
// Plant Physiol. 1971. V. 48. P. 532-536.
3. Clewer A.G., Scarisbrick D.H. Practical statistics and experimental design for plant crop
science // John Wiley & Sons, LTD, Chichester, New York: 2001. 332 p.
4. Duke S.H., Kakefuda G., Harvey T.M. Differential leakage of intracellular substances
from imbibing soybean seeds’ // Plant Physiol. 1983. V. 72. P. 919-924.
5. Gupta R.K. A study of photosynthesis and leakage of solutes in relation to desiccation of
bryophytes // Can. J. Bot. 1977. V. 55. P. 1186-1194.
6. Koepe D.E, Miller R.J., Bell D.T. Drought-affected mitochondrial processes // Agron. J.
1973. V. 65, P. 566-569.
7. Leopold A.C. Temperature effects on soybean imbibition and leakage // Plant Physiol.
1980. V. 65. P. 1096-1098.
8. Leopold C.A., Musrav E.M., Williams M.K. Solute leakage resulting from leaf desiccation
// Plant Physiol. 1981. V. 68. P. 1222-1225.
9. Lester G.E. Physiology of melo leaf membrane thermostability during heat conditioning
// J. Am. Hort. Sc. 1986. V. 11. P. 561-564.
10. McCain D.C., Croxdale J., Markley J.L. Thermal damage to chloroplast envelope
membranes // Plant Physiol. 1989. V. 90. P. 606-609.
11. Sapra, V.T. , Anaele A.O. Screening soybean genotypes for drought and heat tolerance
// J. Agron. Crop Sci. 1991. V. 167. P. 96-102.
12. Schneider S. H. The greenhouse effect: Science and policy // Science. 1989. V. 243. P.
771-81.
13. Wu M.T., Wallner S.J. Heat-stress responces in cultured plant cells: Effect of culture,
handling and age // Plant Physiol. 1984. V. 74. P. 944-946.
14. Александров В. Я. Цитофизиологический анализ термоустойчивости растительных
клеток и некоторые задачи цитоэкологии // Ботан. журн. 1956. №7. С. 939 – 961.
15. Борисова Н.Н., Бугадже С.М., Ракитин В.Ю., Власов П.В., Кузнецов Вл.В. ТШ
повышает устойчивость растений к УФ-Б облучению. Выделение этилена и СО 2 //
Физиология растений, 2001. Т. 48. С. 733-738.
16. Евгеньев М. Б. Тепловой шок и работа генов // Химия и жизнь. 1981.
№ 6. С. 14 – 16.
91

Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012
17. Кислюк И.М., Буболо Л.С., Каменцева И.Е., Котлова Е.Р., Шерстнева О.А .
Тепловой шок увеличивает терморезистентность фотосинтетического транспорта
электронов, количество мембран и липидов в хлоропластах листьев пшеницы //
Физиология растений. 2007. Т. 5. С. 517-525.
18. Кузнецов Вл.В., Нето Д.С. Борисова Н.Н. Стресс-индуцируемое формирование
САМ и предельный адаптационный потенциал растений Medembrysnthemum crystallinum
в экстремальных условиях // Физиология растений. 2000. Т. 47. С.190-198.
19. Олейникова Т. В., Волкова А. М., Пушина Р. М. Действие высоких температур
на коферментный состав и активность изозимов пероксидазы листьев пшеницы //
Физиология и биохимия культ. растений, 1979. Т. 11. С. 113 – 117.
Cercetările au fost realizate cu suportul parţial a Centrului Ştiinţifi c şi Tehnologic din
Ucraina (STCU) (Grantul N 5063).
ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ
ТОМАТОВ
Ботнарь В.Ф.
Институт генетики и физиологии растений Академии наук Молдовы
Rezumat
Fiziologia şi Biochimia Plantelor
În lucrare este analizată acţiunea irigaţiei asupra umidităţii relative a aerului în timp la
cultivarea tomatelor în câmp deschis la diferite înălţimi. Este argumentată necesitatea de
orientare a cercetărilor întru perfecţionarea metodelor de irigare şi modelare a proceselor
de umectare a solului. Sunt descrise procesele agro-fi zice care au loc în sistema “solplantă”
la cultivarea tomatelor în scopul realizării unor metode mai performante la
calcularea normelor şi termenilor de udare pentru programarea recoltelor la culturile
legumicole.
Cuvintele cheie: cultivarea tomatelor – irigare - umiditatea aerului – modelarea - sistema
“sol-plantă”.
Depus la redacţie 19 martie 2012.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Adresa pentru corespondenţă: Botnari Vasile, Institutul de Genetică şi Fiziologie a
Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002, Chişinău,
Republica Moldova, e-mail: vasilebotnari@yahoo.com; ingen@yahoo.com, tel.: (+373
22) 66-03-74
Введение
Ограниченность водных ресурсов Республики Молдова выдвигает со всей
остротой проблему рационального использования воды в орошаемом земледелии.
Как было отмечено раннее [3, 4], при существующих уровнях плодородия почвы
и агротехники достигнутые уровни урожайности овощных культур значительно
ниже действительно возможных. Одной из причин этого положения является
недостаточно обоснованные поливные режимы, не обеспечивающие оптимальную
влажность почвы в процессе роста и развития растений с учетом меняющейся
погодной ситуации [23].
92