УДК:631.811.98

 

Есиббаева А.С., Гуккенгеймер Е.Ю*., Ибрагимова С.А*., Ережепов А.Е*., Сейтхожаев А.И., Гильманов М.К*.

 

Биологические науки/9.Биохимия и биофизика

Магистрант Есиббаева А.С.

Казахский Государственный Женский Педагогический Университет

*«Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина», Казахстан 050012 Досмухамедова 86. arailim_29@mail.ru

ПРЕПАРАТ МИКРОУДОБРЕНИЯ ПОВЫШАЮЩИЙ УСТОЙЧИВОСТЬ ПШЕНИЦЫ К ДЕЙСТВИЮ АБИОГЕННЫХ СТРЕССОВЫХ ФАКТОРОВ

 

Введение

По данным ООН и организации ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (FAO) около одного миллиарда человек на земном шаре голодает[1]. Суверенитет любого государства может быть обеспечен только лишь при наличии полной продовольственной  безопасности. Именно она является краеугольным камнем независимости. Поэтому, одной из важнейших и актуальных задач ученых  является их активное участие в решении проблем продовольственной безопасности. Всемирное потепление приводит к увеличению  аридизациии к ранее небывалым колебаниям температур. Поэтому особенно актуальным является получение гарантированных урожаев годы действия стрессовых факторов, например, засухи и стрессовых температур [2]. Можно указать на следующий пример. Так, в прошлом году в результате засухи в Восточной Африке голоду подверглось около ста миллионов человек.  В связи с этим очень актуальным является разработка принципиально новых регуляторов[3], повышающих стрессоустойчивость сельскохозяйственных культур к абиогенным стрессовым факторам[4-7]. Поэтому,  целью нашего исследования явилось   разработка биотехнологии получения и применения препарата микроудобрения (ПМУ) из высших растений для повышения устойчивости  пшеницы к абиогенным срессовым факторам.

Материалы и методы

Объектом нашего исследования служила озимая мягкая пшеница (Triticum aestivum) сорта «Стекловидная-24». Микроудобрение получали по способу, описонному в патенте Республики Казахстан № 1329.1 2012. «Способ получения органического мироудобрения» Гильманов М.К., Ибрагимова С.А., Кульбаева Г.А., Гуккенгеймер Е.Ю., Сафонов Д.П. При очистке микроудобрении использовался следующий современный метод: хроматография на наноструктурированном углеродном сорбенте. В работе также использовался  метод статистического анализа.

 

Результаты и их обсуждение

Препарат микроудобрения обладал чрезвычайно высокой физиологической активностью. Так, он проявлял свою активность при концентрации 50 мкг/л, тогда как фитогормоны проявляют свою активность при концентрациях в 500-1000 раз больших, чем наш ПМУ.

Для разработки способов применения ПМУ, в первую очередь, необходимо было изучить влияние  ПМУ на всхожесть основной продовольственной культуры человечества - пшеницы.

В первую очередь необходимо было изучить способность ПМУ стимулировать прорастание семян пшеницы с  низкой  всхожестью  или семян потерявших всхожесть, так как это имеет важное практическое значение. Для этого был поставлен опыт по изучению влияния ПМУ на всхожесть долго хранившихся семян пшеницы.  Для опыта были взяты семена пшеницы  5-летней давности,  полностью потерявшие всхожесть. Эти семена  замачивали в течение 12 часов в растворе  ПМУ в концентрации  50 мкг/л,  После чего их раскладывали на увлажненную фильтровальную бумагу в чашках Петри.  Результаты опыта представлены на рисунке1.

 

          контроль (Н2О)                                            опыт (ПМУ)

 

Рисунок 1- Изучение  влияния ПМУ в концентрации 50 мкг/л на прорастание сухих семян пшеницы, потерявших всхожесть.

В соответствии с рисунком 1,  замачивание  сухих семян пшеницы, потерявших всхожесть, в растворе  ПМУ в концентрации 50 мкг/л привело к прорастанию более половины всех посаженных семян, тогда как контрольные семена не проросли.

IMG_0313Результаты этого опыта говорят о том, что ПМУ обладает сильным стимулирующим действием и способен вызывать прорастание семян которые утратели всхожесть. Теперь мы смогли перейти к изучению влияния ПМУ на повышение устойчивости пшеницы к абиогенным стрессовым факторам. С этой целью нами было изучено действие ПМУ на всхожесть семян пшеницы сорта «Стекловидная-24», прорастающих в 2% NaCl, что моделирует условие сильного хлоридного засоления. Результаты опытов представлены на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

а) 2% NaCl                                        

P2140114

 

 

 

 

 

б) 2% NaCI + 50 мкг/л ПМУ

Рисунок 2 - Влияние ПМУ на прорастание семян пшеницы сорта «Стекловидная -24»  в растворе 2% NaCl

Как видно из приведенных фотографий, замачивание семян пшеницы  в растворе  ПМУ позволяет им расти на 2% NaCl, тогда как семена без обработки ПМУ на  2% NaCl все погибли. Полученные результаты однозначно говорят о том, что  ПМУ существенно повышает устойчивость прорастающих семян к солевому стрессу. Таким образом,  открываются перспективы применения ПМУ для выращивания пшеницы и других злаковых культур на засоленных почвах. Также интересным явилось изучить действия ПМУ на всхожесть семян озимой пшеницы, проростающих при пониженной температуре. Семена пшеницы проращивали в чашках Петри в холодильнике при температуре 5°С. Результаты проведенного опыта представлены в таблице 1.

Таблица 1- Влияние  ПМУ на прорастание семян пшеницы при температуре 5°С.

 

Концентрация  ПМУ

Количество проросших семян, шт.

Количество погибших семян, шт.

Наибольшая длина проростков, см

контроль (вода)

139

111

0,09

25мкг/л(из250штук)

161

89

0,1

50мкг/л(из250штук)

176

74

0,2

Как видно из представленной таблицы, ПМУ оказывает стимулирующий эффект на прорастание семян  пшеницы при пониженной температуре.

Таким образом, результаты наших опытов показывают что, ПМУ  действительно оказывает  сильный стимулирующий эффект на повышение устойчивости  пшеницы к абиогенным стрессовым факторам – засолению и  пониженным температурам.

 

Литература

1. http://www.fao.org/news/story/ru/item/45210/icode/

2. Арутюнов В.С. Глобальное потепление: катастрофа или благо? «Журнал Российского        химического общества им. Д.И. Менделеева», 2005, т. XLIX, № 4 с.

3. С.А. Ибрагимова, М.К. Гильманов, Ж.М. Басыгараев, Н.Ж. Омирбекова, С.И. Садыкова  // «Новый биорегулятор – медиатор цитокинина из пшеницы» // Труды международной конференции по пшенице, Ташкент, 2004, с. 201-204

4. Jian-Kang Zhu  Cell signaling under salt, water and cold stresses// Current Opinion in Plant Biology, Volume 4, Issue 5, 1 October 2001, p. 401-406

5.  Asish Kumar Parida, AnathBandhuDas  Salt tolerance and salinity effects on plant: a review Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 60, Issue 3, March 2005, p. 324-349,

6. Browse J. &Xin Z. (2001) Temperature sensing and cold acclimation. Current Opinion in Plant Biology, Vol. 4(3), pp: 241-246

7.ShilpiMahajan, NarendraTuteja Cold, salinity and drought stresses: An overview//  Archives of Biochemistry and Biophysics, Volume 444, Issue 2, 15 December 2005, p. 139-158