к.б.н. Рахметова А.А., к.б.н. Богословская О.А., Ольховская И.П.,

д.б.н. Глущенко Н.Н.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН, Москва, Ленинский просп., 38, корп. 2

Предпосевная обработка семян наночастицами различных металлов

Основной задачей современного растениеводства является повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур. Неодинаковый уровень питания и агротехники в период развития растений приводит к тому, что семена по-разному накапливают в эндосперме все необходимое для обеспечения биологических потребностей процесса прорастания, который представляет собой комплекс взаимосвязанных реакций: разложения и синтеза, окисления и восстановления и т.д. Кроме того, необходимы такие способы подготовки семян к посеву, которые позволили бы реализовать в полной мере те генетические возможности, которые заложены в семени. Существуют различные способы подготовки семян к посеву, одним из которых является предпосевная обработка семян микроэлементами, чаще всего, совместно с протравителями, что обеспечивает и защиту от болезней и вредителей, и повышению урожая. Известно, что микроэлементы улучшают проникновение влаги через оболочку семян, активизируют биологические процессы в семени, повышают их жизнеспособность, полевую всхожесть, рост надземной массы и корневой системы растений. Более интенсивное прорастание семени способствует меньшему расходу запасных питательных веществ семенем, его продуктивному дыханию, что позволяет прорастать и всходить семенам даже с малым запасом питательных веществ в эндосперме. В настоящее время обработку семян в практике проводят солями металлов и халатными соединениями, а в экспериментальных условиях апробирована обработка микроэлементами в виде наночастиц (Виноградова Д.Л., Малышев Р.А., Фолманис Г.Э.,2005; El-Kereti M.A., El-feky S.A., Khater M.S.Recent, et all, 2013). Полученные результаты по предпосевной обработке семян наноматериалами свидетельствуют о перспективности этого направления, поскольку использование нанотехнологий в растениеводстве может приводить к увеличению прибыльности и повышению конкурентоспособности, а также улучшению качества выпускаемой продукции (Виноградова Д.Л., Малышев Р.А., Фолманис Г.Э.,2005.).

В связи с этим, целью нашего исследования является разработка высокоэффективных, экологически безопасных препаратов для роста и развития растений на основе наночастиц (НЧ) различных металлов.

В лабораторных экспериментах изучали влияние водных суспензий нанопорошков металлов на такие показатели, как набухание семян, энергию их прорастания и всхожесть.

Для исследования использовали семена кукурузы F1 сорт Краснодарский сахарный 250 СВ. Семена замачивали в суспензии НЧ металлов, приготовленной следующим образом: известное количество порошка металлов (НЧ меди, цинка, алюминия) диспергировали в воде с помощью ультразвукового диспергатора. Исходную суспензию разводили до нужной концентрации. Аликвоты перед использованием диспергировали повторно. В контрольных вариантах семенной материал замачивали в диспергированной воде, приготовленной в таком же режиме, как и для приготовления суспензии НЧ металлов. После инкубации семян суспензию НЧ металлов сливали и определяли степень набухания семян по изменению массы семян. После чего семена помещали в чашки Петри по 10 семян на чашку, при этом ложем для семян служила влажная фильтровальная бумага. Семена проращивали при температуре 18°С. Энергию прорастания и всхожесть семян определяли в сроки, указанные в ГОСТ 12038-84: на 4-ые сутки (энергия прорастания) и 7-ые сутки (всхожесть).

О степени набухания семян судили по количеству поглощенной семенами воды. Показано, что добавление НЧ цинка, меди и алюминия по-разному влияет на степень набухания семян. Установлено, что по степени набухания семян при экспозиции с НЧ разных металлов, наибольшей активностью обладают НЧ цинка по сравнению с НЧ меди и алюминия.

Установлено, что энергия прорастания семян кукурузы возрастает после обработки семян НЧ разных металлов по сравнению с контролем. Однако эффективность воздействия зависит от элемента. Так, наиболее эффективным влиянием на энергию прорастания обладают НЧ меди и алюминия. В тоже время предпосевная обработка НЧ цинком семян кукурузы приводит к недостоверному уменьшению энергии прорастания.

При исследовании всхожести семян показано, что НЧ разных металлов влияют на этот показатель. Установлено, что НЧ цинка ингибируют всхожесть семян по сравнению с контролем, а НЧ меди и алюминия стимулируют всхожести семян. При этом действие НЧ алюминия выше, чем НЧ меди.

Следовательно, предпосевная обработка семян НЧ цинка, меди и алюминия оказывает влияние на такие показатели как набухание семян, энергию прорастания и всхожесть.

Таким образом, наночастицы металлов являются перспективным материалом для ускорения процесса прорастания семян, улучшения их роста и развития.

Литература:

1. Виноградова Д.Л., Малышев Р.А., Фолманис Г.Э., Экономические аспекты применения нанотехнологий в земледелии. М.:2005.53 с.

2. El-Kereti M.A., El-feky S.A., Khater M.S.Recent, et all. ZnO nanofertilizer and He Ne laser irradiation for promoting growth and yield of sweet basil plant.//Pat Food Nutr Agric., 2013 V.5(3). P. 169-181.