CC BY
78
Вестник технологического университета. 2016. Т. 19, №21 УДК 632.954:633.52:631.4
Е. В. Ожимкова, И. В. Ущаповский, С. Л. Белопухов, И. Г. Шайхиев
БИОСТИМУЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ ЭКСТРАКТОВ ХВОИ ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ (PICEA ABIES L.)
ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛЬНА
Ключевые слова: экстракт хвои, лен, проростки, биологически активные вещества.
Работа посвящена изучению действия водно-спиртовых экстрактов хвои ели обыкновенной (Picea abies L.) на прорастание в лабораторных условиях семян четырех сортов льна. Выявлено, что малые концентрации экстракта (1:1000 - 1:10000) приводят к стимулирующему эффекту, проявляющемуся в увеличении прироста сырой биомассы и линейных размеров проростка. Более высокие концентрации (1:10 - 1:100), наоборот, проявляют ингибирующий эффект. Предполагается, что такой результат может быть связан с наличием в хвое большого количества биологически активных веществ, относящихся к терпеноидам и фенольным соединениям.
Keywords: extract, flax, linum, biostimulators, biologically active substances.
This paper is devoted to the study of the effect of hydro-alcoholic extracts of pine needles of Picea abies L. on germination in laboratory conditions, seeds offour varieties offlax. It was found that low concentrations of the extract (1:1000 - 1:10000) lead to a stimulating effect, which manifests itself in increasing the growth of biomass and crude linear seedling size. Higher concentrations (1:10 - 1:100), conversely, show inhibitory effect. It is assumed that such a result can be associated with the presence of a large number of needles in the biologically active substances of phenolic compounds and terpenoids.
Введение
Расширение исследований, связанных с поиском экологически безопасных веществ, влияющих на развитие растений, обусловлено требованиями к экологизации сельскохозяйственного производства [1]. Многочисленные вещества растительного происхождения оказывают значительное влияние на развитие растений и формирование урожая, что широко используется в растениеводстве [2,3]. Разработка технологий производства льна с рациональным количеством применения средств химзащиты, минеральных удобрений и биологически активных веществ относится к приоритетным направлениям в современном льноводстве. Так, например, изучение на льне гумино-фульватных комплексов, относящихся к биологически активным соединениям, получаемым из торфа, выявило их стимулирующее и гербицид протекторное действие [4]. Перспективным источникам биологически активных веществ, которые могут быть использованы в растениеводстве, целесообразно отнести хвою различных видов сосны, ели, лиственницы. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, в составе хвои обнаружено более 35 компонентов биологически активных веществ, относящихся к нескольким группам соединений: монотерпеновым и сесквитерпеновым углеводородам,
кислородосодержащим и другим соединениям [5]. В ней обнаружены эфирное масло (до 0.15-0.25 %), витамин С (до 860 мг), каротин, дубильные вещества (до 10 %), а также токоферолы, полипренолы и фенольные соединения, к которым относятся лигнаны [6,7]. Во-вторых, при заготовках древесины получается большая часть лесосечных отходов, из которых 80% древесная зелень (хвоя), поэтому ее переработка позволяет существенно
расширить ассортимент товарной продукции лесной промышленности [8].
В связи с этим, актуальными являются исследования комплекса биологически активных веществ древесной зелени хвойных растений в качестве возможного регулятора роста льна-долгунца.
В настоящей работе исследовалось влияние водно-спиртовой вытяжки из хвои ели обыкновенной (Picea abies L.) на этапе прорастания семян различных сортов льна.
Материалы и методы
Хвоя ели была собрана в осенний период в экологически чистой зоне Калининского района Тверской области. Для проведения экстракции хвою предварительно измельчали в лабораторной мельнице до частиц с размером до 1 мм. Экстракцию биологически активных веществ проводили в мягких условиях 40% водно-этаноловой смесью, т.к. это наиболее доступный, безопасный и эффективный экстрагент. Условия получения экстрактов: гидромодуль 1:10, температура экстракционной смеси +200С, продолжительность экстракции - 24 часа. Содержание сухих веществ в исходном экстракте -0,024 г/мл.
В работе использовались посевные семена одного года репродукции четырех сортов льна культурного: лен масличный (Исток и ЛМ-98) и лен долгунец (Зарянка и Тверской).
Для изучения влияния биологически активных соединений хвои на прорастания семян льна использовали различные концентрации
многократного разбавленного водой экстракта: 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000. В качестве контроля использовали воду. Семена проращивали на фильтровальной бумаге в чашках Петри в
термостате при температуре 22+10С в течение 7 суток. В каждой из пяти повторностей варианта опыта изучали по 50 штук семян. Критериями эффективности воздействия в опыте служили энергия прорастания и всхожесть семян, общая длина и сырая биомасса проростка.
Обсуждение результатов
Анализ экспериментальных данных показал, что хвойный экстракт обладает сильным биологически активным действием на этапах прорастания семян и
развития проростков льна. В зависимости от степени концентрации изучаемого раствора экстракта наблюдались разнонаправленные эффекты - ингибирование процессов развития или их стимуляция. Концентрации разбавления маточного раствора 1:10 и 1:100 характеризовались ингибирующим действием, как при прорастании, так и на стадии развития проростков. У всех сортов льна были снижены энергия прорастания и всхожесть, по сравнению с контролем (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние различных концентраций экстракта хвои на энергию прорастания (ЭП) и всхожесть (В) семян льна в лабораторных условиях, %
Сорт Зарянка Тверской Исток ЛМ-98
Параметр Вариант ЭП В ЭП В ЭП В ЭП В
контроль 68 93 72 94 75 98 74 96
1:10 51 74 56 79 53 73 55 79
1:100 53 89 64 90 69 85 70 87
1:1000 69 95 75 96 78 98 76 99
1:10000 73 97 79 98 79 98 80 99
НСР 0.05 3,1 3,0 2,8 2,6 3,1 3,9 2,7 2,3
Прирост биомассы и рост проростка ниже контроля отмечался при концентрации 1:10 у всех сортов, а концентрация 1:100 была ингибирующей уже только у трех сортов, за исключением сорта Тверской (рис.1, 2). Концентрации 1:1000 и 1:10000 проявляли стимулирующий эффект, как на всхожесть семян, так и на формирование проростков. Однако, в данном случае наблюдалась
определенная генотипспецифичность ответа на действие хвойного экстракта. Концентрация 1:1000 показала больший эффект на сортах льна масличного, а концентрация 1:10000 - льна-долгунца. Проведенная оценка поэтапного разведения экстракта хвои от 1:10 до 1:10000 позволяет выявить эффективные концентрации, проявляющие стимуляционный эффект.
Рис. 1 - Влияние различных концентраций экстракта хвои ели на прирост биомассы проростков льна (мг)
Рис. 2 - Влияние различных концентраций экстракта хвои ели на рост проростков льна (мм)
Результаты указывают на высокую биологическую эффективность веществ, содержащихся в экстракте хвои, при воздействии на ранние этапы развития льна. Разнонаправленность отклика на изучаемый фактор в зависимости от его концентрации предполагает традиционный для терпеноидов и фенольных соединений эффект воздействия на прорастающие семена и формирование проростка, что отмечается на многих культурах, включая сою [9], картофель [10], древесные и другие культуры [11]. Стимулирующее действие фенольных соединений на ранних этапах развития растений отмечают при низких концентрациях вещества или при их краткосрочном воздействии. Сходная стимулирующая реакция на льне отмечается и при оценке действия гуминовых веществ [12]. Это указывает на широкий спектр доступных источников природных биологически активных соединений, позволяющих управлять развитием льна на ранних этапах.
Таким образом, изучение водно-спиртовых экстрактов из хвои ели (Picea abies L.) является перспективным направлением по разработке экономически выгодных и экологически безопасных стимуляторов роста и развития на ранних этапах на культуре льна.
Литература
1. А.А. Жученко, Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, 12, 1-6 (2012).
2. С.Л. Белопухов, Н.Н. Малеванная, Плодородие, 2, 33-35 (2003).
3. С.Л. Белопухов, A.B. Захаренко, Достижения науки и техники АПК,9, 27-28 (2008).
4. И.В. Ущаповский, Е.М. Корнеева, С.Л. Белопухов, И.И. Дмитревская, И.С. Прохоров, Агрохимический вестник, 4, 27-29 (2014).
5. Е.М. Рунова, Б.И. Угрюмов, Химия растительного сырья, 1, 57-60 (1998).
6. У Юй, Автореферат дис. канд. хим. наук. СПб, 2006.
20 с-
7. Й.Р. Абдрахимова, А.И. Валиева, Вторичные метаболиты растений: физиологические и биохимические аспекты. Фенольные соединения: Учебно-методическое пособие, Казанский университет, Казань, 2012. 40 с.
8. Р.А. Степень, С.М. Репях, В.В. Шелепков, Химия растительного сырья, 2, 143-146 (2002).
9. F.T. Colpas, E.O. Ono, J.D. Rodrigues, J.R. de Souza Passos, Brazilian Archives of Biology and Technology, 46, 2, 155-161(2003).
10. С.С. Басиев, К.Ц. Гелашвили, Известия Горского государственного аграрного университета, 51, 2, 5154 (2014).
11. Y. Ishikura, Y. Kojima, W.A.M. Feraza, Eurasian J. For. Res., 2, 17-25 (2001).
12. Е.А. Прутенская, И.В. Ущаповский, Э.М. Сульман, А.С. Васильев, Научно-технический вестник Поволжья, 6,58-60 (2015).
© Е. В. Ожимкова - к.х.н., доцент, кафедра биотехнологии и химии, Тверской государственный технический университет; И. В. Ущаповский - к.б.н., доцент, заместитель директора, Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства (ФГБНУ ВНИИМЛ), Тверь, Комсомольский пр., 17/56; С. Л. Белопухов - д.с\х.н., профессор, заведующий кафедрой химии, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, belopuhov@timacad.ru; И. Г. Шайхиев - д.т.н., заведующий кафедрой инженерной экологии КНИТУ.
© E. V. Ozhimkova - Ph.D., Associate Professor, Department of Biotechnology and Chemistry, Tver State Technical University; I V. Uschapovsky - PhD, Associate Professor, Deputy Director, All-Russian Scientific Research Institute of flax cultivation mechanization, Tver, Komsomolsky prospect, 17/56; S. L. Belopukhov - Ph.D., Professor, Head of Department of Chemistry, Russian State Agrarian University, tel. (499) 976-32-16, e-mail: belopuhov@timacad.ru; I.G. Shaikhiev - PhD, Head of Department of Environmental Engineering, Kazan National Research Technological University.
140221210114261127301347200927301335020000134402092130012026000013440209213001202600001344020921
