Сельское хозяйство/3. Земледелие, грунтоведение, агрохимия

Д.б.н. Серегина И.И., аспирант Шумилин А.О.,

к.с.-х.н. Полубояринов П.А.*

Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии

им. Д.Н. Прянишникова, Россия

* Пензенскоий государственный университет архитектуры и строительства, Институт инженерной экологии, кафедра «Физики и химии», Россия

Влияние различных форм селенсодержащих соединений на степень накопления хлорофилла в листьях растений яровой пшеницы

Аннотация

Приведены результаты микрополевого эксперимента с яровой пшеницы сорта Злата. Исследовано влияние селенита натрия и селеноцистина при предпосевной обработке семян на накопление хлорофилла а и б в фазу кущения и фазу выхода в трубку. Применение селеноцистина способствовало наибольшему повышению содержания хлорофилла в листьях пшеницы в течении всего вегетационного периода.

Ключевые слова: селенит натрия, селеноцистин, яровая пшеница.

I. Введение.

Получение высоких сборов урожая достигается путем применения удобрений, использования правильной и своевременной агротехники. В результате исследований выявлено, что селен оказывает положительное влияние на рост сельскохозяйственных культур и их стрессоустойчивость при низких концентрациях [1]. Существуют доказательства того, что низкие концентрации селенсодержащих соединений увеличивают антиоксидантный потенциал растений, влияя на устойчивость растений к стрессам различной природы [2, 3]. При высоких концентрациях напротив элемент выступает в качестве про-окислителя и приводит к снижению урожайности [2]. Как показывают эксперименты с различными культурами действие селена как антиоксиданта в первую очередь связано с его положительным влиянием на всхожесть семян, а также на развитие растений на ранних этапах развития [2, 4]. Так же отмечается, что селен проявляет свое действие как антиоксидант, ингибируя перекисное окисление липидов в разных частях и органах растений [5].

II. Постановка задачи.

Результаты многочисленных исследований показывают, что защитный эффект селена не ограничивается лишь его антиоксидантным действием, а, носит очевидно, полифункциональный характер. Он может распространяться на многие физиологические процессы и, прежде всего, на такие как, например, рост, развитие, водный статус [6]. В тоже время, в настоящее время практически не изучено действие селена на интегральные физиологические процессы. В связи с этим целью наших исследований являлось изучение влияния селенсодержащих соединений на степень накопления хлорофилла в листьях растений яровой пшеницы.

Для изучения поставленных вопросов был проведен микрополевой опыт на опытных полях РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева. Объектом исследования являлась яровая пшеница сорта Злата. Растения произрастали на микроделянках квадратной формы с опытной площадью 1 м² (учетная площадь – 0,64 м²). Почва опытного участка - дерново-подзолистая, среднесуглинистая, хорошо окультуренная. Микрополевой опыт проводился по общепринятым методикам [7].

Обработка растений проводилась путем намачивания семян (ПОС) в растворах селенита натрия (0.01%) и селеноцистина (0.01%). Контролем служили растения, семена которых намачивались водой. Повторность опыта 4-х кратная.

Для изучения влияния селена на накопление пигментов отбирались пробы растений, в которых определяли содержание прочносвязной фракции хлорофилла a и б и их суммы [8]. Определение концентрации хлорофилла проводили на спектрофотометре марки XELIOS OMEGA TERMO SCIENTIFIC SPECTRONIC (США) в лаборатории ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова.

III. Результаты и выводы.

Содержание хлорофилла в целом растении, определяемое в одной фазе не дает представления о потенциальной способности образования биологической урожайности в течение вегетации [9]. По мнению Андриановой количество хлорофилла в фазе колошения и выхода в трубку может говорить о потенциальной урожайности растений. При этом коэффициент корреляции на примере для пшеницы сорта Саратовская 29 между биологической урожайностью и хлорофиллом составляет 0,99. В тоже время, содержание хлорофилла отражает не только потенциальную продуктивность, но и содержание азота в листьях растений [10].

Результаты наших исследований представлены в таблицах 1 и 2. Как видно из таблиц, степень накопления хлорофилла листьями растений яровой пшеницы возрастает на всём протяжении вегетации. Снижение степени накопления хлорофилла при использовании обработки семян селенитом предположительно вызвано высокой концентрацией препарата, используемой для обработки растений, что подтверждается в литературе [1, 9]. Однако применение селеноцистина в той же концентрации вызывает положительный эффект, что говорит о его низкой токсичности, по сравнению с неорганическими препаратами, используемыми в растениеводстве.

Таблица. 1. Содержание хлорофилла в листьях растений яровой пшеницы в фазу кущения, мг/г сырой массы.

Селенсодержащее соединение	Содержание хлорофилла. мг/г сырой массы
	хлорофилл a	хлорофилл б	сумма а+б
- (контроль)	0,186	0,070	0,521
	0,179	0,064	0,497
	0,195	0,071	0,545

Таблица. 2. Содержание хлорофилла в листьях растений яровой пшеницы в фазу выхода в трубку, мг/г сырой массы.

Селенсодержащее соединение	Содержание хлорофилла. мг/г сырой массы
	хлорофилл a	хлорофилл б	сумма а+б
	0,231	0,103	0,682
	0,194	0,083	0,583
	0,246	0,110	0,720

Как следует из данных таблиц, при применении селеноцистина происходит возрастание суммы хлорофиллов а и б, что связано в фазу кущения с ростом накопления только хлорофилла а, в фазу выхода в трубку как хлорофилла а, так и хлорофилла б.

Содержание хлорофилла а в листьях растений повысилось на 5 и 6% соответственно. При этом содержание хлорофилла б повысилось на 7% только в фазу выхода в трубку, что говорит о лучшем развитии фотосистемы 2 и, как следствие, более полном усвоении энергии света.

IV. Выводы.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение селеноцистина оказывает положительное действие на накопление хлорофилла в листьях растений пшеницы сорта Злата в течение всей вегетации. Оценка сравнительной эффективность селенсодержащих соединений показала, что при применении предпосевной обработки семян растворами с одинаковой концентрацией селена, наиболее лучшее действие на накопление хлорофилла получено в вариантах с селенцистином. Это вероятно связано с тем. что селеноцистин являясь органической формой селена, оказывает менее токсическое действие на растения. Однако это вопрос подлежит дальнейшему изучению, с целью выявления воздействия изучаемых форм селена не только на физиологические показатели в течение вегетационного периода, но и на конечную продуктивность растений пшеницы.

Литература.

1. Hasanuzzaman M., Hossain A., Fujita M. 2010. Selenium in higher plants: physiological role, antioxidant metabolism and abiotic stress tolerance. // Journal of Plant Sciences 5. 354-375.

2. Carvalho, K.M., M.T. Gallardo-Williams, R.F. Benson and D.F. Martin, 2003. Effects of selenium supplementation on four agricultural crops. J. Agric. Food Chem., 51: 704-709.

3. Серегина И. И. Продуктивность и адаптивная способность сельскохозяйственных культур при использовании микроэлементов и регуляторов роста. Автореф. дис. ... д. б. н. – М.: ВНИИА, 2008. 40 с.

4. Торшин С.П. Влияние естественных и антропогенных факторов на формирование микроэлементного состава продукции растениеводства. Автореф. дисс. … докт. б. н. М., 1998. – 32 с.

5. Srivastava, M., L.Q. Maa, B. Rathinasabapathib and P. Srivastava, 2009. Effects of selenium on arsenic uptake in arsenic hyperaccumulatorPterisvittata L. Bioresour. Technol., 100: 1115-1121.

6. Kuznetsov Vl.V. Plant under environmental stress. Acta Physiol. Plant., 26, 5-6. 2004.

7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.

8. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. с соавт. Практикум по физиологии растений. М.: Агропромиздат, 1990. – 272 с.

9. Singh V., Singh S. 1996. Relation of available micronutrients in soils and plants. // J. Indian. Soil. Sci. - V. 44. № 4. - P. 800-802.

10. Андрианова Ю.Е., Тарчевский Н.А. Хлорофилл и продуктивность растений. – М.: Наука, 2000. 135 с.

11. Хотулев, В. Я. Связь содержания хлорофилла с фотосинтетической продуктивностью короткостебельных и длинностебельных сортов озимой пшеницы: автореф. дис. . канд. биол. наук / В. Я. Хотулев,. -Казань, 1985.- 19 с.