Influence of sodium selenite on growth and development of wheat plants depends on the method of processing.pdf ВведениеВопрос о значении селена в регуляции жизнедеятельности растений оста-ется недостаточно изученным [1-3], но особенно актуальным для пищевыхкультур. В литературе встречаются в основном работы по изучению антиок-сидантных свойств селена в растении [4-5], в патентах акценты расставленына отдельные способы обработки селеном для разных культур с целью ихобогащения селеном [6], и отсутствует комплексный анализ всех возможныхспособов с учетом сельскохозяйственной практики, а именно повышенияпродуктивности растений.Целью нашей работы было исследование влияния селенит-иона на рост иразвитие растений пшеницы сорта Новосибирская-15 в зависимости от спо-соба обработки микроэлементом.Материалы и методики исследованияОбъектом исследования служила почвенная культура яровой пшеницыTriticum aestivum L. сорта Новосибирская-15, патентообладателем которогоявляется ГНУ СИБНИИРС СО Россельхозакадемии (г. Новосибирск). Иссле-дуемый сорт относится к ранним, так как вегетационный период составляет75-83 дня. Данный сорт устойчив к полеганию, среднезасухоустойчив, ис-пользуется в хлебопечении. Сорт включён в Госреестр селекционных дости-жений, допущенных к использованию с 2003 г. по Уральскому и Западно-Сибирскому регионам.Выращивание растений в открытом грунте позволило изучить рост и разви-тие растений пшеницы в процессе онтогенеза. Известно, что различные скоростьи соотношение ростовых реакций у растений разного возраста меняют требова-ние к минеральным элементам. В связи с этим проведены различные способыобработки селенитом натрия, позволившие изменить содержание элемента селе-на в растении на различных этапах его индивидуального развития. Растения вы-ращивали с использованием предпосевной, внекорневой и двойной обработокселенитом натрия. Контролем служили растения, не обработанные селеном.Предпосевную обработку семян селеном осуществляли методом замачивания ихв растворе селенита натрия (80 мг/л). Данная обработка обеспечивала влияниеэлемента на стадии прорастания семян и роста проростков. Внекорневая обра-ботка осуществлялась методом опрыскивания вегетирующих растений раство-ром селенита натрия с концентрацией 7 мг/л, которая обеспечивала поступлениеэлемента в растение на более поздних этапах его развития. Комплексная обра-ботка (двойная обработка) включала последовательное введение элемента: сна-чала на стадии прорастания семян, затем в фазе 3 листьев. В ходе полевых ис-следований растения пшеницы выращивали мелкоделяночным способом на дер-ново-подзолистой почве в Томской области. Анализ ростовых параметров расте-ний проводили в период их активной вегетации (в фазе 3 листьев - 29 сут), передвнекорневой обработкой и в период колошения (54 сут). Оценивали силу ростапроростков, линейные и количественные ростовые параметры, накопление био-массы. Содержание фотосинтетических пигментов и редуцирующих сахаровопределяли спектрофотометрически [7, 8].Статистическая обработка и построениетивность фотосинтеза и дыхания, а как результат - на активность ростовыхпроцессов. В связи с этим рост как интегральный процесс является одним изведущих в реализации наследственной программы организма, обеспечиваяего морфогенез и онтогенез. Изучение ростовых эффектов в конечном итогепозволяет оценить агротехнические воздействия на продуктивность расте-ний, включающую накопление биомассы и формирование урожая.Для обработки растений T. aestivum L. селеном использовали селенит на-трия, что было связано с его большей эффективностью встраивания в органи-ческие соединения по сравнению с селенатом натрия. Именно органическаяформа селена наиболее усвояема для животных и человека.Предпосевная обработка селенитом натрия семян пшеницы изменила ско-рость их прорастания. Это выражалось в более ранних (на 1-1,5 сут) и друж-ных всходах опытных растений по сравнению с контрольными.В вегетативную стадию стимулирующее действие селена на накоплениесухой биомассы листьев и стебля составило 34% по сравнению с контролем.В процессе последующего развития растений (на стадии колошения) разли-чия по биомассе увеличились на 60 и 68% соответственно для листьев и стеб-ля (рис. 1). Накопление биомассы происходило за счёт веществ, синтезиро-ванных в процессе растяжения и увеличения числа элементов структуры по-бега (рис. 2) и, прежде всего, за счет увеличения количества побегов кущенияи их ярусов. Опытные растения выносили колос из пазухи верхнего листараньше, чем контрольные растения. Более активное формирование новыхметамеров под действием селенит-иона отмечено нами также и для двудоль-ных растений - горчицы [10].024Лист СтебельСухая биомасса, гКонтрольПредпосевная обработкаВнекорневая обработкаДвойная обработка*****Рис. 1. Сухая биомасса структурных элементов побега 54-дневных растенийпшеницы в зависимости от способа обработки селенитом натрия.* Здесь и далее статистически значимые отличия от контроля (р < 0,05)КонтрольПредпосевная обработкаВнекорневая обработкаДвойная обработка* * ** * *Рис. 2. Количество побегов кущения и их ярусов у 54-дневных растенийпшеницы в зависимости от способа обработки селенитом натрияПоступление селена в растение в различные фазы онтогенеза определялоразное распределение ростовых процессов между ярусами. Так, поступлениеселена на стадии прорастания семян (предпосевная обработка) вызывало уве-личение площади общей фотосинтезирующей поверхности (рис. 3, а) за счетрастяжения первых трёх листьев всех побегов кущения, в том числе в 3,3 и1,4 раза (первый лист и второй и третий лист соответственно) (рис. 3, б).Двойная обработка увеличила рост и развитие преимущественно листатретьего яруса растений, снизив прирост листа первого и второго ярусов посравнению с предпосевной обработкой селенитом натрия. Таким образом,селен, введенный через корень, определял рост первого и второго листа, то-гда как активация роста третьего листа происходила за счет аддитивного дей-ствия селена, поступившего через корень и лист.Селенит натрия, применяемый при двойной обработке, ускорял накопле-ние сухой биомассы и повышал чистую продуктивность фотосинтеза расте-ний пшеницы в большей степени, чем при однократной обработке. Это моглобыть связано с динамикой эндогенного селена в онтогенезе растений, под-держивающей метаболизм на достаточно высоком уровне.Продукционный процесс растений во многом определяется интенсивно-стью фотосинтеза. В первую очередь, сформированностью самого фотосин-тетического аппарата (площадью листьев и содержанием фотосинтетическихпигментов), во вторую - продуктивностью фотосинтеза (не только величинойсухой биомассы, но и уровнем углеводов).Детальный анализ пигментной системы позволил охарактеризовать по-тенциальные возможности фотосинтеза.Побеги Ярусы400Площадь листьев, см2(а)***а040801201 2 3 4 5Номер ярусаПлощадь листьев, см2КонтрольПредпосевная обработкаВнекорневая обработкаДвойная обработка(б)****** * ****** *бРис. 3. Общая площадь листьев (а) и распределение ростовых процессов междуярусами (б) всех побегов кущения у 54-дневных растений пшеницысорта Новосибирская-15 в зависимости от способа обработки селенитом натрияТак, в результате наших исследований показано, что содержание фотосин-тетических пигментов в листьях опытных растений зависело от способа об-работки растений селенитом натрия (рис. 4). Содержание хлорофилла а вопытных растениях при внекорневой и двойной обработке превышало в 2-2,5 раза, а при предпосевной обработке - на 50% содержание фотосинтетиче-ских пигментов в контрольных растениях.01234Хла Хлb КарСодержание, мг/дм2КонтрольПредпосевная обработкаВнекорневая обработкаДвойная обработка*** * ***Рис. 4. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях 54-дневных растенийпшеницы в зависимости от способа обработки селенитом натрия:Хла - хлорофилл а, Хлb - хлорофилл b, Кар - каротиноидыКоличество хлорофилла b в листьях растений пшеницы с предпосевнойобработкой селенитом натрия увеличивалось в 2,5 раза относительно кон-трольных растений (рис. 4). При этом существенно не изменилось содержа-ние каротиноидов. Вероятно, это было связано со сниженным уровнем эндо-генного селена в верхних листьях в результате неполной реутилизации эле-мента. Сделанное нами предположение основывалось на общности метабо-лизма селена и серы в организмах.Внекорневая обработка селеном двукратно увеличивала содержание каро-тиноидов относительно контрольных растений, что обусловливало сохране-ние пула хлорофилла b в листьях. Полученные нами данные по динамике ка-ротиноидов согласуются с данными других авторов [11]. В связи с этим мож-но полагать, что обогащение растений селеном способствовало сохранениюуровня хлорофилла а за счет поддержания определенного уровня каротинои-дов. Известно, что наряду со светособирающей каротиноиды выполняют исветозащитную функцию, заключающуюся в предохранении хлорофилла а отфотоокисления активными формами кислорода [12].При двойной обработке рост пула каротиноидов не успевал за ростом пу-ла хлорофилла а, и, возможно, вследствие этого ослабевала их защитнаяфункция и происходил рост пула окисленногоОдной из функционально активных групп углеводов являются редуци-рующие сахара, которые обладают способностью восстанавливать окисныесоединения в закисные и включают все моносахариды, часть дисахаридов(мальтоза, лактоза и др.). Содержание редуцирующих сахаров в верхних ли-стьях как опытных, так и контрольных вегетирующих растений (29-е сут)было одинаково высоким (рис. 5).В фазу колошения (54-е сут), когда функции листьев менялись и самыеверхние листья (флаговые) участвовали в формировании колоса, наблюдали50 и 15%-ное увеличение содержания редуцирующих сахаров во флаговомлисте опытных растений, выросших при предпосевной обработке и внекор-невой и двойной обработке соответственно. Возможно, это соответствовалоактивности функционирования флаговых листьев или скорости оттока пита-тельных веществ из них в колос.01234529 54Возраст, сутСодержание, мг/г сухой массы .КонтрольПредпосевная обработкаВнекорневая обработкаДвойная обработка** *Рис. 5. Содержание редуцирующих сахаров в листьях растений пшеницы сортаНовосибирская-15, выросших при разных способах обработки селенитом натрияЗаключениеВ результате исследований установлено, что все предлагаемые нами спо-собы обработки селенитом натрия (предпосевная, внекорневая и двойная)оказывали стимулирующее действие на растяжение листовой поверхности истебля растений пшеницы в почвенной культуре. Селен независимо от спосо-ба обработки повышал содержание основного фотосинтетического пигментахлорофилла а, ускорял развитие растений пшеницы сорта Новосибирская-15и увеличивал их сухую биомассу. Предпосевная и двойная обработки увели-чивали содержание хлорофилла b, а внекорневая и двойная - увеличивалисодержание каротиноидов. Предпосевная обработка растений селенитом на-трия увеличивала содержание редуцирующих сахаров во флаговом листе.Полученные данные позволяют рекомендовать обработку семян селенитомСодержание, мг/г сухой массыВозраст, сутнатрия для ускорения развития и повышения продуктивности растений пше-ницы сорта Новосибирская-15.

Скачать электронную версию публикации