Пурыгин П.П. , Васильева Т.И. , Цаплев Д.А. , Пурыгин В.А.
advertisement
Секция – Актуальные проблемы биологии, химии и медицины Пурыгин П.П.1, Васильева Т.И.1, Цаплев Д.А.1, Пурыгин В.А.2 ВЫБОР ВРЕМЕНИ ЭКСПОЗИЦИИ И ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ КОМПЛЕКСОМ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ 1 2 Самарский государственный университет Самарский государственный университет путей сообщения Введение Ведущую роль среди возделываемых человеком культур играет пшеница. Одной из проблем сельского хозяйства является создание условий для получения урожая. По мнению многих ученых, предпосевная обработка семян различными физическими воздействиями может стимулировать их жизнедеятельность, что в конечном итоге существенно отражается на получении более устойчивых структур [1,2]. Такие оксидантные ферменты, как пероксидаза и каталаза, в растениях имеют большое значение для биохимических процессов, выполняя защитную роль в клетке, что оказывает влияние на качественное состояние зерна при хранении и переработке [3]. Одним из биохимических показателей, характеризующих урожайность, а также реакции растений на изменение факторов внешней среды, степени их адаптации к новым экологическим условиям является содержание хлорофиллов – главных фоторецепторов фотосинтезирующей клетки [3]. Целью нашей работы были выбор времени экспозиции и параметров магнитного поля в условиях предпосевной обработки семян пшеницы комплексом физических факторов: ультрафиолетового излучения, озона и магнитного поля с разными величинами индукции, используя такие характеристики как рост растения, активность каталазы и пероксидазы, содержание хлорофиллов а и b в проростках. 1. Схема проведения эксперимента Семена пшеницы предварительно обрабатывались на установке УМПО-2 [4] комплексом физических факторов: ультрафиолетового излучения, озона и магнитного поля с индукциями 100, 200 и 300 Гс в течение 1, 2, 3, 4, 5 минут. Проращивание пшеницы осуществляли в условиях Ботанического сада СамГУ в чашках Петри на дистиллированной воде, в течение трех дней в темноте, затем на свету в течение 13 дней. На 7-й, 9-й, 11-й и 13-й дни измеряли длину листьев и корней проростков и определяли активность пероксидазы и каталазы в листьях, а также содержание хлорофиллов а и b в листьях проростков пшеницы. 2. Результаты исследования роста листьев и корней проростков пшеницы Результаты исследования показали, что рост листьев и корней был более интенсивным по сравнению с контролем, если семена подвергались комплексному воздействию факторов на установке УМПО-2 (рис.1, 2, 3, 4, 5). Из рисунков видно, что легче проводить анализ исходя из наблюдений за изменениями длины листьев проростков, так как отличия корней пшеницы, семена которых подвергались комплексному воздействию факторов на установке УМПО-2, недостоверны. Наибольший рост растений наблюдался при облучении семян в течение 1 или 2 минут комплексом физических факторов: ультрафиолетового излучения, озона и магнитного поля с индукциями 200 или 300 Гс. Рис.1. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 1 минуты комплексом физических факторов на длину листьев (А) и корней (Б) проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Рис.2. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 2 минут комплексом физических факторов на длину листьев (А) и корней (Б) проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Рис.3. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 3 минут комплексом физических факторов на длину листьев (А) и корней (Б) проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Рис.4. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 4 минут комплексом физических факторов на длину листьев (А) и корней (Б) проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Рис.5. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 5 минут комплексом физических факторов на длину листьев (А) и корней (Б) проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) 3. Результаты исследования активности пероксидазы в листьях проростков пшеницы Повышенная активность пероксидазы по сравнению с контролем наблюдали на 13-е сутки роста пшеницы при обработке семян в течение 1 минуты при воздействии магнитного поля 100 Гс, соблюдая условие, что активность пероксидазы не оказывалась ниже контроля (рис.6). Пероксидаза – фермент, участвующий в проявлении адаптационных реакций растения, который при негативных воздействиях окружающей среды увеличивает свою активность. Поэтому при условии воздействия магнитного поля 200 Гс наиболее благоприятной для проростков пшеницы оказывается экспозиция в течение 2 и 3 минут (рис.7). Рис.6. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 1 минуты комплексом физических факторов на активность пероксидазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) а б Рис.7. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 2 (а) и 3 (б) минут комплексом физических факторов на активность пероксидазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Особенно выделяется активность пероксидазы растений, семена которых облучали 2 минуты, на 11-е сутки ее активность возросла по сравнению с контролем в 1,5 раза, затем снизилась до уровня контроля. При воздействии на семена пшеницы комплексом физических факторов с различным магнитным полем в течение 4 и 5 минут активность пероксидазы ниже контроля, что свидетельствует о нежелательном использовании этого времени (рис. 8). а б Рис.8. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 4 (а) и 5 (б) минут комплексом физических факторов на активность пероксидазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) 4. Результаты исследования активности каталазы в листьях проростков пшеницы Активность каталазы плавно нарастает в контрольной группе растений, а после воздействия на семена комплекса физических факторов наблюдаются изменения активности каталазы скачкообразного характера (рис. 9, 10, 11). К 13-м суткам активность каталазы уменьшилась во всех случаях воздействия примерно в 2 раза. Рис.9. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 1-й минуты комплексом физических факторов на активность каталазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Такое изменение свидетельствует о приспособительных реакциях к комплексным физическим факторам в проростках пшеницы, также доказывает, что воздействия комплексом физических факторов неблагоприятны для растения и способствуют блокировке активного центра данного фермента. а б Рис.10. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 2 (а) и 3 (б) минут комплексом физических факторов на активность каталазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) а б Рис.11. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 4 (а) и 5 (б) минут комплексом физических факторов на активность каталазы в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) 5. Результаты исследования фотосинтетической активности в листьях проростков пшеницы Содержание хлорофиллов а и b у контрольных растений плавно возрастает к 13-м суткам, а при воздействии на семена комплексом физических факторов изменения содержания хлорофиллов были скачкообразного характера. Наиболее благоприятный вариант по содержанию хлорофиллов наблюдали у проростков пшеницы, чьи семена подвергались воздействию магнитного поля 200 Гс в течение 2 и 3 минут (рис. 12, 13, 14, 15, 16). Хлорофилл a Хлорофилл b Рис.12. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 1 минуты комплексом физических факторов на содержание хлорофиллов а и b в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Хлорофилл a Хлорофилл b Рис.13. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 2 минут комплексом физических факторов на содержание хлорофиллов а и b в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Хлорофилл a Хлорофилл b Рис.14. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 3 минут комплексом физических факторов на содержание хлорофиллов a и b в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Хлорофилл a Хлорофилл b Рис.15. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 4 минут комплексом физических факторов на содержание хлорофиллов а и b в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Хлорофилл a Хлорофилл b Рис.16. Воздействие предпосевной обработки семян в течение 5 минут комплексом физических факторов на содержание хлорофиллов а и b в листьях проростков пшеницы на 7-е, 9-е, 11-е, 13-е сутки (цифрами показана индукция магнитного поля, Гс) Исходя из всех полученных результатов, можно сделать вывод, что комплексная обработка семян пшеницы в течение 2 минут ультрафиолетовым излучением, озоном и магнитным полем с индукцией 200 Гс стимулирует рост растения, и данные параметры могут быть выбраны для дальнейших исследований. Выводы 1. Наибольший рост растений наблюдался при облучении семян в течение 1 или 2 минут комплексом физических факторов с индукциями магнитного поля 200 или 300 Гс. 2. Активность пероксидазы растений, семена которых облучали 2 минуты, на 11-е сутки ее активность возросла по сравнению с контролем в 1,5 раза, затем снизилась до уровня контроля. 3. Изменения активности каталазы и содержание хлорофиллов а и b в листьях после воздействия на семена пшеницы комплекса физических факторов имеют скачкообразный характер. 4. Комплексная обработка семян пшеницы в течение 2 минут ультрафиолетовым излучением, озоном и магнитным полем с индукцией 200 Гс стимулирует рост растения, и данные параметры могут быть выбраны для дальнейших наших исследований. Литература: 1. Ляхова Р.Н., Свирщенко Е.А., Ляхов А.В. Использование поточной линии зерноочистительно-сушильного комплекса для предпосевной обработки семян в электрических полях. // Электрификация и автоматизация сельхоз. производства: Сб. научных трудов. Ставрополь. 1984. 2. Потапенко И.А. и др. Способ обработки семян. Патент РФ от 28.03.2000. 3. Чиркова Т.В. Физиологические основы устойчивости растений. СПб: Изд-во С.-Петербургского университета, 2002. 4. Путько В.Ф., Исаков А.И., Калимуллин А.Н. Устройство для предпосевной обработки семян. Патент РФ 5037307/15. 1994. Бюл. №1. 10.01.96.
