научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ЖАСМОНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ЖАСМОНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ»

АГРОХИМИЯ, 2015, № 4, с. 62-67

УДК 577.175.19:58.02:633.17

ВЛИЯНИЕ ЖАСМОНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ

АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ

© 2015 г. А.А. Вайнер, А.А. Луговая, Ю.Е. Колупаев, Н.Н. Мирошниченко

Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева 62483 Харьков, п/о "Коммунист-1 ", Украина E-mail: plant_biology@mail.ru

Поступила в редакцию 12.12.2014 r.

Исследовали влияние предпосевной обработки семян проса (Panicum miliaceum L.) жасмоновой кислотой на продуктивность растений и их устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам. Под ее воздействием в оптимальной концентрации 10-7 М увеличилась доля выживших проростков после воздействия потенциально летального теплового стресса и теплоустойчивость листьев взрослых растений, выращиваемых в полевых условиях. В листьях растений, выращенных из семян, обработанных жасмоновой кислотой, содержание продукта пероксидного окисления липидов (малонового диальдегида) было меньшим, а хлорофилла - большим по сравнению с контролем. Под действием жасмоновой кислоты увеличилась масса 1000 зерен и зерновая продуктивность проса. Сделан вывод, что обработка семян ЖАК индуцирует комплекс адаптивных реакций растений проса.

Ключевые слова: жасмоновая кислота, растения проса (Panicum miliaceum L.), устойчивость, продуктивность, абиотические факторы.

ВВЕДЕНИЕ

Жасмоновая кислота (ЖАК) относится к фи-тогормонам (ФГ), участвующим в формировании адаптивных реакций растений на действие биотических и абиотических стрессоров, а также в процессах роста и морфогенеза [1-3]. Хорошо исследована роль ЖАК в защитных реакциях растений, вызываемых патогенами и фитофагами [4]. ЖАК и метилжасмонат применяют для повышения устойчивости растений к ряду вредителей [5, 6].

Участие ЖАК в адаптации растений к абиотическим стрессорам остается менее исследованным [3, 7]. В то же время показано повышение содержания ЖАК в растительных тканях в ответ на действие абиотических стрессоров [8, 9]. Установлено повышение устойчивости проростков пшеницы к засолению под влиянием экзогенного ме-тилжасмонтата, что выражалось в нормализации гормонального баланса и ростовых процессов [10]. Обработка ЖАК изолированных колеоптилей пшеницы индуцировала транзиторное усиление генерации ими активных форм кислорода (АФК) и последующее повышение активности антиок-

сидантных ферментов - супероксиддисмутазы, каталазы, аскорбатпероксидазы и гваяколперок-сидазы, а также развитие устойчивости к повреждающему нагреву [11]. Под влиянием ЖАК увеличивалась устойчивость сои к окислительному стрессу, вызываемому ионами кадмия [12]. Выявлено защитное влияние ЖАК на фотосинтетический аппарат растений пшеницы при действии ультрафиолета [13]. Также на растениях пшеницы показано позитивное влияние опрыскивания ме-тилжасмонатом на интенсивность фотосинтеза, устьичную проводимость, продуктивность транс-пирации и состояние антиоксидантной системы в условиях засухи [14].

Более исследовано влияние ЖАК на устойчивость к стрессорам растений при их опрыскивании растворами фитогормона. Также показано положительное влияние предпосевной обработки семян растворами ЖАК на устойчивость растений ячменя к почвенной засухе [15]. В условиях действия токсических доз меди у молодых растений голубиного гороха (Са^апт еа]ап Ь.), выращенных из семян, обработанных ЖАК, выявлено увеличение содержания хлорофилла и активности комплекса антиоксидантных ферментов [16].

В настоящее время мало известно о влиянии ЖАК на продуктивность растений в естественных условиях. Например, выявлен положительный эффект опрыскивания ЖАК на урожайность оливковых деревьев [17]. В течение вегетации в листьях этих растений в варианте с применением ЖАК отметили повышенное содержание хлорофилла.

Вклад отдельных стрессовых ФГ, в т. ч. ЖАК, в сигнальные процессы может иметь видовые особенности [4]. В связи с этим отзывчивость растений разных видов на действие экзогенных ФГ может различаться. К числу видов культурных растений, на которых эффекты экзогенной ЖАК до сих пор не исследовали, относится просо (Ратеит тШаевит Ь.). Оно является высокоурожайной крупяной культурой, отличающейся достаточно высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам. В то же время при действии жесткой гипертермии отмечено значительное снижение урожайности проса [18]. В связи с вышеизложенным, цель работы - изучение влияния предпосевной обработки семян экзогенной ЖАК на продуктивность растений проса и их устойчивость к гипертермии в различных почвенных условиях.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Перед экспериментом семена проса сорта Кон-стантиновское, полученные в Институте растениеводства НААН Украины, поверхностно обеззараживали путем погружения в 5%-ный раствор пероксида водорода на 15 мин. После этого их ополаскивали дистиллированной водой и осуществляли предпосевную обработку путем погружения на 1 сут в растворы ЖАК; контрольные семена обрабатывали дистиллированной водой. Затем их просушивали на ситах в течение 1 сут.

В первой серии опытов было исследовано влияние ЖАК на теплоустойчивость 4-суточных (на момент начала эксперимента) проростков проса в лабораторных условиях. Высокотемпературный стресс создавали путем прогрева проростков в ванне ультратермостата при температуре 47°С в течение 10 мин. Через 1 сут после прогрева проростки выставляли на рассеянный свет (3-4 клк) и через 5 сут оценивали их выживание.

Влияние ЖАК на продуктивность растений проса исследовали в мелкоделяночных полевых опытах в 2014 г. Было проведено два независимых эксперимента на неудобренном фоне. Первый проводили на делянках, размещенных на опытном

поле ХНАУ им. В.В. Докучаева. Почва - чернозем типичный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в пахотном слое 5.47%, подвижного фосфора и калия - 135 и 89 мг/кг соответственно, рНкс1 5.3. Второй эксперимент проводили на участке с антропогенно нарушенным почвенным покровом, характеризующимся пониженным содержанием гумуса (3.55%), низким содержанием доступного фосфора (61 мг/кг), щелочным рНкс1 (7.38), содержание доступного калия составляло 100 мг/кг. Площади делянок в обоих опытах - 2.5 м2.

Метеорологические условия в период вегетации растений были относительно благоприятными. Количество осадков в 1.2 раза превышало средние многолетние величины, в то же время температура была на 3°С выше средней многолетней нормы.

В листьях растений (2-й сверху ярус), выращенных в полевых условиях, в течение июня-июля определяли содержание хлорофиллов [19] и продукта пероксидного окисления липидов (ПОЛ) - малонового диальдегида (МДА) [20].

Жароустойчивость растений оценили по методу Мацкова [21] с модификациями. Отрезки пластинок листьев 2-го сверху яруса длиной 5 см прогревали при 40°С в бане водяного ультратермостата в течение 30 мин с последующим повышением температуры на 5°С каждые 10 мин до 55°С. После охлаждения образцы помещали в 0.2 н. раствор НС1 на 20 мин для проявления повреждений. Определение повреждений листовых пластинок включало в себя формирование изображений отрезков с помощью сканера, спектральный анализ цвета изображения с помощью программного обеспечения и оценку путем анализа функции частотного распределения интенсивности красной компоненты цвета листа с ее разложением на 2 гауссовские компоненты, характеризующие пораженную и непораженную доли поверхности [22].

Лабораторные эксперименты проводили в пятикратной повторности, при этом каждый опыт повторяли независимо не менее 3-х раз, повтор-ность полевых опытов четырехкратная. Приведены средние арифметические величины и их стандартные ошибки, либо величины НСР05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Предпосевная обработка семян ЖАК в диапазоне концентраций 10-8-10-6 М существенно повышала выживание проростков проса после повреждающего прогрева (рис. 1). Максимальный

64

ВАИНЕР и др.

50 40 30

3 20

Я

10 о

гЬ

1 2 3 4 5 Варианты

0

I

П

Ш

IV

* 30 и

?20 и

I

с ю о

14.06 20.06 26.06 01.07 Дата определения

Рис. 1. Выживание проростков проса (%) после повреждающего прогрева (47 °С, 10 мин), %; варианты: 1 - контроль, 2-5 - ЖАК 10-9, 10-8, 10-7, 10-6 М соответственно.

10

Рис. 3. Повреждения тканей листьев растений проса после прогрева. Приведены данные эксперимента, проведенного на участке с антропогенно нарушенным почвенным покровом, то же на рис. 4, 5.

16

I'

и

- Я

Рис. 2. Содержание МДА (нмоль/г сырого вещества) в проростках проса: I - без повреждающего прогрева (5-суточные проростки), II и III - соответственно через 4 и 24 ч после повреждающего прогрева при 47°С (возраст проростков 5 и 6 сут соответственно), IV - без повреждающего прогрева (6-суточные проростки); варианты: 1 - контроль, 2 - ЖАК 10-7 М, то же на рис. 3-5.

14.06 19.06 24.06 01.07 06.07 Дата определения

Рис. 4. Содержание МДА в листьях проса, нмоль/г сырого вещества.

эффект проявлялся при действии концентрации ЖАК 10-7 М. Эта концентрация была использована в последующих сериях эксперимента.

После повреждающего прогрева в проростках проса происходило увеличение содержания продукта ПОЛ - МДА (рис. 2). Предобработка семян ЖАК заметно смягчала проявление эффекта окислительного стресса. Следует отметить, что в проростках, не подвергнутых прогреву, в варианте с ЖАК содержание МДА также было меньше, чем в контроле.

Предпосевная обработка семян ЖАК вызывала пролонгированные физиологические эффекты, которые проявлялись и у взрослых растений в условиях полевых опытов. В эксперименте, проведенном на участке с антропогенно измененным почвенным покровом, в июне-июле теплоустойчивость листьев в опытном варианте заметно превышала этот показатель в контроле (рис. 3). Аналогичные результаты были получены при выращивании растений в более благоприятных условиях на опытном поле (данные не приведены).

Содержание продукта ПОЛ - МДА - в листьях растений контрольного варианта в период наблюдений несколько менялось, что могло быть связано как с возрастными изменениями листьев, так и с вариабельностью условий полевого опыта (рис. 4). В то же время во всех фазах эксперимента в листьях растений, выращенных из семян, обрабо

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»