Национальный Исследовательский Томский государственный университет (г. Томск)

Введение

Все больше накапливается данных о значении селена для жизнедеятельности растений. Показано влияние селена на рост, продуктивность и биологически активные вещества в растениях, среди которых существенное место занимают витамины, флавоноиды [Серегина И.И., 2008; Кулагина Ю.М., Головацкая И.Ф., 2011;Golovatskaya I.F., Krachaleva A.V., 2011].

Остается недостаточно изученным влияния селена на качество сельскохозяйственной продукции в зависимости от степени окисления форм селена и способа обработки. В связи с этим целью нашей работы было изучить влияние разных форм селена и способов обработки пшеницы сорта Иргина на содержание крахмала в зерне.

Объект и методики исследования

Объектом исследования служила почвенная культура яровой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Иргина. Проведены различные способы обработки селеном, позволившие изменить содержание элемента в растении на различных этапах его онтогенеза. Растения выращивали с использованием предпосевной, внекорневой и двойной обработок селенитом и селенатом натрия. Контролем служили растения, не обработанные селеном. Предпосевную обработку семян селеном осуществляли методом замачивания их в растворе солей селена с концентрацией 80 мг/л. В качестве стандартных образцов селена использовали селенит и селенат натрия (“Sigma”, США). Данная обработка обеспечивала влияние элемента на стадии прорастания семян и роста проростков. Внекорневая обработка осуществлялась методом опрыскивания вегетирующих растений раствором солей селена с концентрацией 7 мг/л, которая обеспечивала поступление элемента в растение на более поздних этапах его развития. Комплексная обработка (двойная обработка) включала последовательное введение элемента: сначала на стадии прорастания семян, затем в фазе 3-х листьев. В ходе полевых исследований растения пшеницы выращивали мелкоделяночным способом на дерново-подзолистой почве Томской области. Анализ качества зерна по содержанию крахмала проводили в период его восковой спелости.

На рисунке данные представлены в виде средних арифметических ростовых параметров (n=10) с доверительными интервалами с учетом критерия Стьюдента для 95%-ного уровня значимости (p<0,05) [Лакин Г.Ф., 1990]. 

 

Результаты и обсуждение

Селен, поступивший в растения, проходит ряд метаболических преобразований, которые включают восстановление селенат-иона до селенит-иона. Затем ряд реакций переводит селен в органические соединения, среди которых наиболее важные аминокислоты и белки. Разная скорость поступления и преобразования разных форм селена могут оказывать неоднозначное влияние на метаболизм растительного организма. В связи с этим другим аспектом исследования было изучение действия ионов селена разной степени окисления – селенита (+4) и селената (+6) натрия.

Поступление селена на разных этапах онтогенеза определяло разные скорости роста структурных элементов растений и, соответственно с этим, изменяло донорно-акцепторные взаимоотношения между вегетативным побегом и формирующимся колосом. В итоге предпосевная обработка семян селенитом натрия, способствующая активации ростовых процессов на начальных этапах онтогенеза злака, заложила основы для формирования побега, а, следовательно, и для колоса. 

На рисунке 1 представлены данные по динамике накопления крахмала в зерне пшеницы  при  использовании  разных  способов  обработки  селенитом  и   селенатом 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Зависимость содержания крахмала в зерне пшеницы от способа обработкинатрия. Предпосевная обработка семян селенитом натрия приводила к 43%-ному увеличению содержания крахмала в зерне. 

 

Внекорневая обработка селеном этой же формы не изменяла качества зерна по сравнению с контролем. Применение двойной обработки поддерживало повышенный уровень полисахарида (20 % по сравнению с контролем) за счет преимуществ, полученных от предпосевной обработки, но сниженной в результате обработки листьев. Отсутствие стимулирующего эффекта обработки листьев на накопление крахмала в зерне, возможно связано с влиянием селенита натрия на формирование донорно-акцепторных связей между листьями, обработанными микроэлементом, и листьями новых ярусов. Из результатов видно, насколько различаются эффекты селена, поступающего через корень на ранних этапах формирования побега и поступающего через листья.

Интересно то, что обработка другой формой селена обусловливала иной эффект на качество зерна. Селенат натрия характеризуется меньшей скоростью встраивания в органические вещества, чем селенит натрия. Поэтому обработка листьев селенатом натрия не оказывает отрицательного действия на донорно-акцепторные связи, возможно, связанные с избыточным его содержанием при использовании селенита натрия. В этом варианте отмечено повышение на 18% содержание крахмала в зерне по сравнению с контролем. Тогда как предпосевная и, соответственно, двойная обработка не изменяла аттрагирующих свойств колоса пшеницы.

Работа выполнена при финансовой поддержке НИР в рамках реализации ФЦП. 

 

Литература

1. Golovatskaya I.F., Krachaleva A.V. The role of different forms of selenium in regulating morphogenesis and content of biologically active substances of plants Lactuca sativa L. // Vestnik TGPU. 2011, 8(110). P. 85–88.

2. Кулагина Ю.М., Головацкая И.Ф. Влияние селенита натрия на рост и развитие растений пшеницы в зависимости от способа обработки // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 2 (14). С. 56–64.

3. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1990. 352 с.

4. Серегина И.И. Влияние селена на продуктивность и использование азота растениями яровой пшеницы // Плодородие. 2007. №5(38). С. 15–16.