Žieminio rapso (Brassica napus L.) pramoninę vertę bei konkurencingumą Lietuvoje ma¬žina nepakankamas jo adaptyvumas – ištvermingumas žiemą ir atsparumas šalčiui. Ši pro¬blema ypač išryškėja kintančio klimato, nepastovių žiemojimo sąlygų fone. Esant nepalan¬kiems aplinkos veiksniams, sutrinka augalų fiziologiniai procesai. Streso poveikis augalams priklauso nuo jo trukmės, stiprumo ir augalo genetinių savybių (Alexieva et al., 2003).

Temperatūra – vienas svarbiausių aplinkos veiksnių, nuo kurio priklauso viso organizmo fiziologiniai procesai. Augalų grūdinimasis – tai labai sudėtingi biocheminiai procesai, kurių metu augalai ruošiasi žiemos šalčiams. Augalų ląstelėse kaupiasi plastinės ir apsauginės medžiagos, mažėja vandens kiekis ląstelėse, keičiasi protoplazmos struktūra ir savybės. Užgrūdinti augalai tampa atsparesni ne tik didesniam šalčiui, bet ir kitiems nepalankiems žiemos veiksniams. Augalų grūdinimosi procesai vyksta dviem etapais. Pirmojo etapo metu, esant vidutinei paros temperatūrai nuo 6 °C iki 0 °C, sulėtėja augalų augimo procesai, bet dar vyksta fotosintezė. Antrojo augalų grūdinimosi etapo metu, kuris vyksta esant nuo -2 iki -6 °C vidutinei paros temperatūrai, fotosintezės procesai visiškai sustoja. Žema teigiama temperatūra, aktyvuoja vidinę augalo reakciją, aktyvina genus, kurie pakeičia membranų laidumą, didina atsparumą šalčiui (Anisimovienė ir kt., 2006).

Natūraliai augantys augalai evoliucijos eigoje prisitaikė, kad išgyventų įvairiose klimato sąlygose. Atskirų augalų rūšių sugebėjimas išgyventi ekstremaliose klimato sąlygose, kai kurie genetiniai ir molekuliniai atsparumo šalčiui aspektai, išaiškinti tiriant modelinius augalus (vai-renį, tabaką ir kt.) rodo, kad augalų prisitaikymo galimybės yra labai didelės ir toli gražu neiš¬naudotos kultūriniuose augaluose. Žieminiai rapsai dažniausiai būna pažeidžiami žiemos pa¬baigoje pavasario pradžioje, kai augalai yra priverstinės, o ne organinės ramybės būklėje. Rapso užsigrūdinimo tvarumas sumažėja dėl didelių temperatūros svyravimų – nuo skatinančių augimą teigiamų iki žemų neigiamų temperatūrų. Atlydžių metu gali atsinaujinti augalų vege¬tacija, jie praranda sugebėjimą pakartotinai užsigrūdinti, o vėl nukritus temperatūrai iki nei¬giamos reikšmės augalai būna pažeidžiami šalčio. Mokslinėje literatūroje teigiama, kad žiem¬kenčių reakcija į neigiamą temperatūrą žiemos-pavasario periodu priklauso nuo įvairių bio¬cheminių junginių (prolino, sacharidų, fitohormonų ir t. t.) kiekių augalo audiniuose (Patton et al., 2007; McClinchey, Kott, 2008; DOrffling et al., 2009; Pociecha et al., 2009; Gothandam et al., 2010; Novickienė et al., 2010).

Hipotezė – temperatūros pokyčių poveikyje kinta endogeninio prolino ir tirpiųjų sacha¬ridų kiekiai, kurie apsprendžia žieminio rapso atsparumą šalčiui.
Darbo tikslas – nustatyti endogeninių ir egzogeninių veiksnių poveikį žieminio rapso atsparumui šalčiui in vitro ir in vivo.

Uždaviniai:
1. Įvertinti prolino ir tirpiųjų sacharidų kiekių kaupimosi pokyčius grūdinant rapsą in vitro ir in vivo.
2. Ištirti egzogeninių priedų maitinamojoje terpėje poveikį žieminio rapso atsparumui šalčiui in vitro.
3. Nustatyti genotipo poveikį rapso atsparumui šalčiui in vitro ir in vivo.
4. Įvertinti žieminio rapso užsigrūdinimo tvarumą in vitro ir in vivo kintančios temperatū¬ros sąlygomis.
Ginamieji disertacijos teiginiai:
1. Žieminio rapso atsparumas šalčiui didžiąją dalimi lemiamas endogeninio prolino, o ne tirpiųjų sacharidų kiekio augalų audiniuose.
2. Grūdinant ūglius in vitro egzogeniniai priedai (abscizo rūgštis, prolinas, tirtas aminorūgščių kompleksas) maitinamojoje terpėje didina atsparumą šalčiui.
3. In vitro sistemoje L-prolinas ir tirtas aminorūgščių kompleksas atstato atlydžio metu sumažėjusį užsigrūdinimo tvarumą.
4. Endogeninio prolino kiekis yra membranos stabilumo atsparumo šalčiui žymuo ir gali būti naudojamas kuriant atsparius šalčiui genotipus.
Darbo mokslinis naujumas. Nustatyta, kad žieminio rapso atsparumas šalčiui didžiąja dalimi lemiamas endogeninio prolino kiekio augalo audiniuose – didėjant prolino kiekiui elekt¬rolitų laidumas nuosekliai mažėja. Tirpiųjų sacharidų poveikis elektrolitų laidumui daugeliu atvejų silpnas ir statistiškai nepatikimas.
Darbo praktinė vertė. Tyrimų rezultatų visuma sudaro prielaidas didinti žieminio rapso atsparumą šalčiams technologinėmis priemonėmis. Abscizo rūgštis, aminorūgštys, L-proli-nas (arba jo analogas) gali būti veiksmingi didinant žieminio rapso atsparumą šalčiui Lietu¬vos klimatinėmis sąlygomis. Kuriant atsparius šalčiams žieminio rapso genotipus in vitro sistemoje prolinas gali būti naudojamas kaip žymuo.
Išvados
1. Grūdinant rapso ūglius in vitro prolino kiekis nuosekliai didėjo pirmųjų trijų grūdinimo savaičių metu. Prolino kiekio kaupimasis ūgliuose nulemtas genotipo.
2. In vitro ir in vivo sistemose augalų grūdinimosi metu tirpiųjų sacharidų sintezės intensy¬vumas skyrėsi.
3. Ilginant grūdinimo trukmę in vitro ir in vivo sistemose šalčio sukeliamas augalų audinių elektrolitų laidumas nuosekliai mažėjo. Elektrolitų laidumą sąlygojo genotipas.
4. Modeliuojant atlydžio ir pakartotinio grūdinimo sąlygas nustatyta, kad ilginant atlydžio trukmę prolino ir tirpiųjų sacharidų kiekiai mažėjo. Pakartotinas grūdinimas intensyvino prolino ir tirpiųjų sacharidų sintezę.
5. Ilginant atlydžio trukmę rapso ūglių audinių elektrolitų laidumas didėjo – atsparumas šalčiui mažėjo. Pakartotinio grūdinimo metu žieminio rapso atsparumas šalčiui didėjo.
6. Egzogeninės abscizo rūgšties priedas maitinamojoje terpėje skatino prolino ir tirpiųjų sacharidų sintezę bei didino ūglių atsparumą šalčiui.
7. Egzogeninis prolinas neturėjo esminės įtakos tirpiųjų sacharidų kaupimuisi, tačiau ženkliai padidino endogeninio prolino kiekį ir ūglių atsparumą šalčiui atlydžio metu.
8. Endogeninio prolino ir tirpiųjų sacharidų kiekiai egzogeninių aminorūgščių poveikyje varijavo priklausomai nuo atlydžio ir pakartotinio grūdinimo trukmės. Egzogeninių aminorūgščių priedas maitinamojoje terpėje didino rapso ūglių atsparumą šalčiui tiek atlydžio tiek pakartotinio grūdinimo metu.
9. Prolino ir tirpiųjų sacharidų kiekiai žieminio rapso augaluose priklauso nuo aplinkos temperatūros – žemėjant temperatūrai, prolino ir tirpiųjų sacharidų sintezė intensyvėjo.
10. Žieminio rapso atsparumas šalčiui didžiąja dalimi lemiamas prolino kiekio augalo audi¬niuose – didėjant prolino kiekiui elektrolitų laidumas nuosekliai mažėjo. Elektrolitų lai¬dumo priklausomybė nuo tirpiųjų sacharidų kiekio nenustatyta. Žieminio rapso atsparu¬mas šalčiui determinuotas genetiškai, atspariausios veislės buvo ‘Valesca’ ir ‘Sunday’, jautriausia – veislė ‘Siska’.

Atsiųsti pilną zieminis rapsas