Библиографическое описание:

Омельченко А. В., Юркова И. Н. Влияние предпосевной обработки семян нанобиосеребром на ростовые процессы и водный обмен озимой пшеницы в условиях моделируемой засухи // Молодой ученый. — 2015. — №18. — С. 23-26.

Исследовано влияние предпосевной обработки семян нанобиосеребром на устойчивость растений пшеницы к условиям моделируемой засухи на ранних этапах развития. Установлено, что под влиянием нанобиосеребра наблюдалось увеличение высоты и площади листовой поверхности, массы сухого вещества надземной части и корневой системы, а также отмечалось повышение транспирации и содержание воды в растениях пшеницы по сравнению с контролем.

Ключевые слова: нанобиосеребро, ростовые процессы, водный обмен, пшеница, засуха.

 

Одним из важнейших факторов, лимитирующих формирование высокого урожая растений, является засуха [1]. Поэтому повышение урожайности в условиях недостатка влаги в настоящее время является актуальной задачей. Нанопрепараты биогенных металлов, которые постепенно внедряются в практику растениеводства, снижают воздействие стрессовых факторов, к которым относится засуха [2]. Наночастицы воздействуют на биологические объекты на клеточном уровне, повышая эффективность протекающих в растениях процессов и обладают пролонгированным действием [3].

Одним из способов повышения урожайности в стрессовых условиях может являться предпосевная обработка семян наночастицами биометаллов. Механизм биологического воздействия нанометаллов до конца не изучен. Предполагается, что он связан с проникновением наночастиц в ионные каналы клеток семян, где происходит включение частиц в метаболические процессы на этапе набухания семян и их гетеротрофного питания, что в свою очередь усиливает ростовые процессы [4].

Применение наночастиц биогенных элементов в растениеводстве в качестве микроудобрений обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности (в среднем в 1,5–2 раза) почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур. Эффект здесь достигается благодаря более активному проникновению микроэлементов в растение за счет наноразмера частиц и их нейтрального (в электрохимическом смысле) статуса [5].

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния предпосевной обработки семян нанобиосеребром на ростовые процессы и показатели водного обмена проростков озимой пшеницы в условиях моделируемой засухи.

Материалы и методы исследования

Объектом для проведения исследований служила озимая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта Подолянка. Водорастворимую нанобиокомпозицию серебра получали в матрице полисахарида альгината, восстанавливающего ионы серебра и стабилизирующего наночастицы [6]. В качестве фактора, имитирующего стресс при засухе, использовали полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярной массой 6000.

Семена перед посевом обрабатывали раствором нанобиосеребра в концентрации 200 мг/л, затем высушивали и проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, увлажненной дистиллированной водой при 24оС в течение 3 суток в термостате. Ранее было показано, что максимальное защитно-стимулирующее действие нанобиосеребра наблюдалось при концентрации 200 мг/л [7]. Затем проростки переносили на питательную среду Хогланда-Арнона, содержащую 5 % раствор ПЭГ-6000 и выращивали в течение 7 суток при 12-часовом световом периоде, освещенности 3,5 клк, температуре воздуха 25 оС и относительной влажности 60 %. Контролем служили семена без обработки нанобиосеребром.

Влияние нанобиосеребра на растения в условиях моделируемого стресса определяли по показателям ростовых процессов (высота проростков, площадь листовой поверхности, масса сухого вещества корней и надземной части) и водного обмена (интенсивность транспирации и оводненность листьев). Оводненность рассчитывали как разность между сырой и сухой массой растения в %. Транспирацию определяли весовым методом на торсионных весах.

Результаты исследования и их обсуждение

Установлено, что в условиях моделируемой засухи у проростков озимой пшеницы, семена которой были обработаны нанобиосеребром, наблюдалось увеличение высоты и площади листовой поверхности по сравнению с контролем. При этом было показано, что высота надземной части увеличилась на 21,9 %, площадь листовой поверхности на 10,9 % (табл. 1).

Таблица 1

Влияние обработки семян нанобиосеребром на морфометрические показатели надземной части 10-дневных проростков пшеницы, выращенных в условиях моделируемой засухи

Вариант опыта

Морфометрические показатели

Высота надземной части

Площадь листовой поверхности

см

%

см2

%

Семена без обработки (контроль) + 5 % ПЭГ

15,5±0,5

100,0

3,03±0,07

100,0

Семена, обработанные нанобиосеребром (200 мг/л) + 5 % ПЭГ

18,9±0,7

121,9

3,36±0,09

110,9

 

В условиях засухи отмечались и визуальные отличия в состоянии растений контрольного и опытного вариантов (рис.).

Надпись: бНадпись: а

Рис. Влияние нанобиосеребра на 10-дневные проростки пшеницы в условиях моделируемой засухи: а — семена без обработки (контроль) + 5 % ПЭГ, б — cемена, обработанные нанобиосеребром (200 мг/л) + 5 % ПЭГ

 

Показано, что в условиях засухи при обработке семян нанобиосеребром наблюдалось увеличение массы сухого вещества надземной части и особенно корневой системы проростков пшеницы по сравнению с контрольным вариантом. Так, прирост сухого вещества надземной части составил 18,9 %, а корневой системы — 27,4 % против контрольного варианта (табл. 2).

Таблица 2

Влияние обработки семян нанобиосеребром на накопление биомассы 10-дневных проростков пшеницы, выращенных в условиях засухи

Вариант опыта

Масса сухого вещества

корни, мг

надземная часть, мг

корни, %

надземная часть, %

Семена без обработки (контроль) + 5 % ПЭГ

6,3±0,2

16,4±0,6

100,0

100,0

Семена обработанные нанобиосеребром (200 мг/л) + 5 % ПЭГ

8,1±0,3

19,5±0,7

127,4

118,9

 

Одним из важных параметров, характеризующих водный обмен в условиях засухи, является интенсивность транспирации и содержание воды в листьях растений.

В таблице 3 показано, что под влиянием нанобиосеребра в условиях моделируемой засухи отмечалось повышение интенсивности транспирации на 59,4 %. Содержание воды в органах надземной части и корнях увеличилось на 5,2 % по сравнению с растениями, выращенными без обработки семян.

Таблица 3

Влияние обработки семян нанобиосеребром на показатели водного обмена 10-дневных проростков пшеницы, выращенных в условиях моделируемой засухи

Вариант опыта

Интенсивность транспирации

Оводненность тканей, %

г/м2.ч

%

корень

надземная часть

Семена без обработки (контроль) + 5 % ПЭГ

4,94±0,08

100,0

82,5±2,9

83,7±3,1

Семена обработанные нанобиосеребром (200 мг/л) + 5 % ПЭГ

7,90±0,09

159,4

77,3±2,2

88,9±3,5

 

Из анализа полученных результатов можно предположить, что обработка семян озимой пшеницы нанобиосеребром в концентрации 200 мг/л способствует более активному перемещению воды из корней в органы надземной части, что приводит к уменьшению содержания воды в тканях корня и увеличение этого показателя в органах надземной части. Последнее создает благоприятный фон для процессов анаболизма и накопления растительной биомассы в условиях засухи.

Таким образом, предпосевная обработка семян озимой пшеницы нанобиосеребром в концентрации 200 мг/л оказывало стимулирующее влияние на ростовые процессы и показатели водного обмена растений пшеницы в условиях моделируемой засухи.

 

Литература:

 

1.                  Ионова Е. В. Засуха и засухоустойчивость зерновых колосовых / Е. В. Ионова // Зерновое хозяйство России. — 2011. — № 2 (14). — С. 37–41.

2.                  Нанотехнология как движущая сила аграрной революции / А. М. Бовсуновский, С. О. Вялый, В. Г. Каплуненко, Н. В. Косинов // Зерно. — 2008. — № 11 (31). — С. 80–83.

3.                  Павлов Г. В. Биологическая активность ультрадисперсных порошков / Г. В. Павлов, Г. Э. Фолманис. — М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1999. — 77 с.

4.                  Разработка и проведение экспериментальной оценки эффективности применения в растениеводстве новых видов удобрений, полученных с использованием нанотехнологий / Н. П. Егоров, О. Д. Шафронов, Д. Н. Егоров, Е. В. Сулейманов // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. — 2008. — № 6. — С. 94–99.

5.                  Федоренко В. Ф. Направления использования нанотехнологий и наноматериалов в АПК и задачи информационного обеспечения их развития / В. Ф. Федоренко, Д. С. Буклагин, И. Г. Голубев // Геотехнологии-производству. — 2006. — С. 409–413.

6.                  Патент UA № 10539 Способ получения водорастворимой бактерицидной композиции, содержащей наночастицы серебра / Юркова И. Н.,Эстрела-Льопис В. Р., Рябушко В. И., Рябушко Л. И.; заявитель и патентообладатель Таврический национальный университет; — № u2001128682; заявл. 13.05.05; опубл. 15.11.05. Бюл. № 11.

7.                  Фунгицидное и стимулирующее действие наносеребра на пшеницу / И. Н. Юркова, А. В. Омельченко, В. С. Ржевская, М. Н. Жижина // Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 апреля 2014 г.: Часть 8. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2014. — С. 162–163.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle