Научная статья на тему 'ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРАСНОГО СВЕТА ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН ТОМАТА С ИСТЕКШИМ СРОКОМ ГОДНОСТИ'

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРАСНОГО СВЕТА ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН ТОМАТА С ИСТЕКШИМ СРОКОМ ГОДНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
245
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОМАТ / СЕМЕНА / ПРОРАСТАНИЕ / КРАСНЫЙ СВЕТ / ВСХОЖЕСТЬ / БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАССАДЫ

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Савина Ольга Васильевна, Ильичёв Леонид Федорович

Проблема и цель. Из-за ухудшения посевных качеств с течением времени срок хозяйственного использования семян ограничен. Кроме того, семена могут потерять всхожесть из-за нарушения условий выращивания, условий и сроков уборки или режимов хранения семян. В этой связи особую актуальность приобретают приемы, направленные на активацию начальных ростовых процессов в растениях и повышение энергии прорастания и всхожести семян. Одним из таких приемов является предпосевное облучение семян красным светом.Цель исследования -изучить влияние различных режимов облучения красным светом на прорастание семян томата с истекшим срок годности Методология. Работа проводилась в МБУДО «Рязанская городская станция юных натуралистов» весной 2021 года. Семена томата сорта «Бычье сердце» урожая 2008 г. замачивали в воде, обогащенной кислородом с концентрацией 14 мг/л, в течение 24 часов. Температура воды 220С. Замоченные семена подвергали облучению красным светом на квантовом аппарате «РИКТА-01», марки «Витязь». Параметры обработки семян: диапазон длин волн красного света 640-730 нм, частота излучения 1000 гц; время обработки 3 мин и 5 мин. Семена контрольного варианта облучению не подвергались. Проращивание семян осуществляли в пластиковых контейнерах на увлажненном поролоне при температуре 24 0С на свету. Повторность опытов -четырехкратная, количество семян в каждом повторении 100 шт. Всхожесть и энергию прорастания семян определяли по ГОСТ 12038-84.На 10-ый день после обработки произвели посев семян опытных и контрольного вариантов в контейнеры с торфяным грунтом. Динамику появления всходов учитывали ежедневно. Через 10 дней после появления всходов в грунте произвели пикировку растений в ящики для выращивания рассады. Биометрические показатели рассады (высота растений; масса 1-го растения; количество настоящих листьев) определяли в возрасте 45 дней на десяти растениях каждого варианта в четырехкратной повторности. Статистическую обработку результатов измерений проводили по Доспехову Б.А. (2012). Результаты. Показано, что за 12 лет хранения семена томата не утратили жизнеспособность, однако без активации такие семена не способны дать полноценные всходы и обеспечить нормальный рост растений, поэтому потеряли свою практическую ценность и не подлежат использованию. Облучение таких семян красным светом в диапазоне длин волн 640-730 нм позволяет приблизить скорость начальных ростовых процессов к уровня нормальных семян и значительно продлить срок их хозяйственного использования. Облученные семена имели всхожесть 93,5%- 95,7%, что значительно выше показателей, регламентируемых ГОСТ 32592-2013. При посеве в грунт облученные семена дали дружные всходы на 2-5 сутки. Полученная рассада в возрасте 45 суток имела биометрические параметры, близкие к развитию растений, выращиваемых из семян с нормальным сроком годности. Облучение красным светом в течение 5 мин дало больший положительный эффект по сравнению с экспозицией 3 мин.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Савина Ольга Васильевна, Ильичёв Леонид Федорович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

USING RED LIGHT TO ACTIVATE GERMINATION OF TOMATO SEEDS WITH AN EXPIRED SHELF LIFE

Problem and purpose. Due to the deterioration of sowing qualities over time, the period of economic use of seeds is limited. In addition, seeds may lose their germinative ability due to disturbances in growing conditions, conditions and timing of harvesting or seed storage regimes. In this regard, techniques aimed at activating the initial growth processes in plants and increasing the energy of germination and germinative ability of seeds acquire particular relevance. One of such techniques is pre-sowing irradiation of seeds with red light. The purpose of the research is to study the effect of different modes of irradiation with red light on the germination of tomato seeds with an expired shelf life. Methods. The work was carried out at Ryazan City Station of Young Naturalists in the spring of 2021. Tomato seeds of Bull Heart variety, harvest 2008, were soaked in oxygen-enriched water with a concentration of 14 mg/l for 24 hours. Water temperature was 22° C. The soaked seeds were irradiated with red light on a RIKTA-01 quantum apparatus, Vityaz brand. Seed treatment parameters were as it follows: wavelength of red light ranged 640-730 nm, radiation frequency was 1,000 Hz, processing time was 3 min and 5 min. The seeds of the control variant were not exposed to irradiation. Seed germination was carried out in plastic containers on moistened foam rubber at a temperature of 24° C in the light. The experiments were repeated twice, the number of seeds in each repetition was 100 pcs. Germinative ability and seed germination energy were determined according to GOST 12038-84. On the 10th day after the treatment, the seeds of the experimental and control variants were sown in containers with peat soil. The dynamics of emergence of seedlings was considered daily. 10 days after the emergence of seedlings, the plants were picked into boxes for growing. Biometric parameters of seedlings (plant height weight of 1 plant, the number of true leaves) were determined at the age of 45 days on ten plants of each variant in duplicate. Statistical processing of the measurement results was carried out according to B.A. Dospekhov (2012). Results. It was shown that for 12 years of storage, tomato seeds have not lost their viability, however, without activation, such seeds are not able to give full-fledged shoots and ensure normal plant growth, therefore, they have lost their practical value and cannot be used. Irradiation of such seeds with red light in the wavelength range of 640-730 nm makes it possible to bring the rate of initial growth processes closer to the level of normal seeds and significantly extend the period of their economic use. The irradiated seeds had a germination rate of 93.5-95.7 %, which was significantly higher than the indicators regulated by GOST 32592-2013. When sown in the ground, the irradiated seeds gave amicable shoots for 2-5 days. The resulting seedlings at the age of 45 days had biometric parameters close to the development of plants grown from seeds with a normal shelf life. Irradiation with red light for 5 min gave a greater positive effect compared to an exposure of 3 min. Conclusion. The high efficiency of using red light with a wavelength range of 640-730 nm for the stimulation of tomato seeds has been confirmed. Seeds should be irradiated, pre-soaked for 24 hours in oxygen-enriched water, at a radiation frequency of 1,000 Hz and a treatment time of 5 minutes. This treatment method can be recommended to extend the economic use of expired tomato seeds.

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРАСНОГО СВЕТА ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН ТОМАТА С ИСТЕКШИМ СРОКОМ ГОДНОСТИ»

Вестник РГАТУ, 2021, т.13, №4, с. 104-111 Vestnik RGATU, 2021, Ш.13, №4, рр. 104-111

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Научная статья УДК631.53.01

DOI: 10.365087RSATU.2021.15.51.013

Использование красного света для активации прорастания семян томата с истекшим сроком годности

Ольга Васильевна Савина1 н , Леонид Федорович Ильичёв2

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, Рязань, Россия

2 Рязанская городская станция юных натуралистов, г. Рязань, Россия [email protected] 2 [email protected]

Аннотация.

Проблема и цель. Из-за ухудшения посевных качеств с течением времени срок хозяйственного использования семян ограничен. Кроме того, семена могут потерять всхожесть из-за нарушения условий выращивания, условий и сроков уборки или режимов хранения семян. В этой связи особую актуальность приобретают приемы, направленные на активацию начальных ростовых процессов в растениях и повышение энергии прорастания и всхожести семян.Одним из таких приемов является предпосевное облучение семян красным светом.Цель исследования -изучить влияние различных режимов облучения красным светом на прорастание семян томата с истекшим срок годности Методология.Работа проводилась в МБУДО «Рязанская городская станция юных натуралистов» весной 2021 года. Семена томата сорта «Бычье сердце» урожая 2008 г. замачивали в воде, обогащенной кислородом с концентрацией 14 мг/л, в течение 24 часов. Температура воды 220С. Замоченные семена подвергали облучению красным светом на квантовом аппарате «РИКТА-01», марки «Витязь». Параметры обработки семян: диапазон длин волн красного света 640-730 нм, частота излучения 1000 гц; время обработки 3 мин и 5 мин. Семена контрольного варианта облучению не подвергались. Проращивание семян осуществляли в пластиковых контейнерах на увлажненном поролоне при температуре 24 0С на свету. Повторность опытов -четырехкратная, количество семян в каждом повторении 100 шт. Всхожесть и энергию прорастания семян определяли по ГОСТ 12038-84.На 10-ый день после обработки произвели посев семян опытных и контрольного вариантов в контейнеры с торфяным грунтом. Динамику появления всходов учитывали ежедневно. Через 10 дней после появления всходов в грунте произвели пикировку растений в ящики для выращивания рассады. Биометрические показатели рассады (высота растений; масса 1-го растения; количество настоящих листьев) определяли в возрасте 45 дней на десяти растениях каждого варианта в четырехкратной повторности. Статистическую обработку результатов измерений проводили по Доспехову Б.А. (2012).

Результаты. Показано, что за 12 лет хранения семена томата не утратили жизнеспособность, однако без активации такие семена не способны дать полноценные всходы и обеспечить нормальный рост растений, поэтому потеряли свою практическую ценность и не подлежат использованию. Облучение таких семян красным светом в диапазоне длин волн 640-730 нм позволяет приблизить скорость начальных ростовых процессов к уровня нормальных семян и значительно продлить срок их хозяйственного использования. Облученные семена имели всхожесть 93,5%- 95,7%, что значительно выше показателей, регламентируемых ГОСТ 32592-2013. При посеве в грунт облученные семена дали дружные всходы на 2-5 сутки. Полученная рассада в возрасте 45 суток имела биометрические параметры, близкие к развитию растений, выращиваемых из семян с нормальным сроком годности. Облучение красным светом в течение 5 мин дало больший положительный эффект по сравнению с экспозицией 3 мин.

Ключевые слова: томат, семена, прорастание, красный свет, всхожесть, биометрические показатели рассады.

Для цитирования: Савина О. В., Ильичёв Л. Ф. Использование красного света для активации прорастания семян томата с истекшим сроком годности//Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. 2021. Т13, №4. С.104-111 https://doi. огд/10.36508^АТи. 2021.15.51.013

© Савина О. В., Ильичев Л.Ф., 2021 г.

Agricultural sciences

Original article

Using red light to activate germination of tomato seeds with an expired shelf life

Olga V. Savina1 , Leonid F. Ilyichev2

1 Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, Ryazan, Russia

2 Ryazan city station of young naturalists, Ryazan, Russia

[email protected]

2 [email protected]

Abstract.

Problem and purpose. Due to the deterioration of sowing qualities over time, the period of economic use of seeds is limited. In addition, seeds may lose their germinative ability due to disturbances in growing conditions, conditions and timing of harvesting or seed storage regimes. In this regard, techniques aimed at activating the initial growth processes in plants and increasing the energy of germination and germinative ability of seeds acquire particular relevance. One of such techniques is pre-sowing irradiation of seeds with red light. The purpose of the research is to study the effect of different modes of irradiation with red light on the germination of tomato seeds with an expired shelf life.

Methods. The work was carried out at Ryazan City Station of Young Naturalists in the spring of 2021. Tomato seeds of Bull Heart variety, harvest 2008, were soaked in oxygen-enriched water with a concentration of 14 mg/l for 24 hours. Water temperature was 22° C. The soaked seeds were irradiated with red light on a RIKTA-01 quantum apparatus, Vityaz brand. Seed treatment parameters were as it follows: wavelength of red light ranged 640-730 nm, radiation frequency was 1,000 Hz, processing time was 3 min and 5 min. The seeds of the control variant were not exposed to irradiation. Seed germination was carried out in plastic containers on moistened foam rubber at a temperature of 24° C in the light. The experiments were repeated twice, the number of seeds in each repetition was 100 pcs. Germinative ability and seed germination energy were determined according to GOST12038-84. On the 10th day after the treatment, the seeds of the experimental and control variants were sown in containers with peat soil. The dynamics of emergence of seedlings was considered daily. 10 days after the emergence of seedlings, the plants were picked into boxes for growing. Biometric parameters of seedlings (plant height weight of 1 plant, the number of true leaves) were determined at the age of 45 days on ten plants of each variant in duplicate. Statistical processing of the measurement results was carried out according to B.A. Dospekhov (2012).

Results. It was shown that for 12 years of storage, tomato seeds have not lost their viability, however, without activation, such seeds are not able to give full-fledged shoots and ensure normal plant growth, therefore, they have lost their practical value and cannot be used. Irradiation of such seeds with red light in the wavelength range of 640-730 nm makes it possible to bring the rate of initial growth processes closer to the level of normal seeds and significantly extend the period of their economic use. The irradiated seeds had a germination rate of 93.5-95.7 %, which was significantly higher than the indicators regulated by GOST 32592-2013. When sown in the ground, the irradiated seeds gave amicable shoots for 2-5 days. The resulting seedlings at the age of 45 days had biometric parameters close to the development of plants grown from seeds with a normal shelf life. Irradiation with red light for 5 min gave a greater positive effect compared to an exposure of 3 min. Conclusion. The high efficiency of using red light with a wavelength range of 640-730 nm for the stimulation of tomato seeds has been confirmed. Seeds should be irradiated, pre-soaked for 24 hours in oxygen-enriched water, at a radiation frequency of 1,000 Hz and a treatment time of 5 minutes. This treatment method can be recommended to extend the economic use of expired tomato seeds.

Key words: tomato, seeds, germination, red light, germinative ability, biometric indicators of seedlings.

For citation: Savina O. V., Ilyichev L. F. Using red light to activate germination of tomato seeds with an expired shelf life. Herald of Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostyche.2021; 13(4):104-111 (in Russ.). https://doi.org/10.36508/RSATU. 2021.15.51.013

Введение

Использование сортовых семян с высокими посевными качествами - залог успешного получения высоких урожаев любых сельскохозяйственных культур, в том числе и овощных [1,2]. Из-за ухудшения посевных качеств с течением времени срок хозяйственного использования семян ограничен. Это происходит, прежде всего, из-за сни-

жения всхожести семян или даже полной потери способности к прорастанию. Поэтому всхожесть семян - важнейший показатель их посевных качеств. ГОСТ 32592-2013 регламентирует данный показатель для семян томата, предназначенных на семеноводческие посевы, на уровне не ниже 85 %, а для товарных посевов - не ниже 65 %.

Семена могут потерять всхожесть не только в

результате длительного хранения, но и по причине нарушения условий выращивания, условий и сроков уборки или режимов хранения семян. В этой связи особую актуальность приобретают приемы, направленные на активацию начальных ростовых процессов в растениях и повышение энергии прорастания и всхожести семян [3,4]. Одним из таких приемов является предпосевное облучение семян красным светом.

Обоснование использования красного света для облучения семян томата

Свет является основой всех биохимических процессов в растении, он является базой для роста, развития и обмена веществ. Световое излучение напрямую влияет на периодичность и продолжительность циклов в повседневном существовании, является сигнальным средством, которое регулирует процессы жизнедеятельности растения. Световая энергия, улавливаемая растениями, служит основой для синтеза органических веществ [5].

Видимый спектр характеризуется широким диапазоном длин волн в интервале от 400 до 800 нм. В растительных клетках находятся вещества, которые способны поглощать кванты света определенных длин волн. Например, хлорофилл, принимающий участие в фотосинтезе, поглощает синие и красные лучи, а отражает зеленые. В семенах хлорофилла нет, но присутствует другой фоторецептор, который носит название - фитохром. Это сенсорный белок, который находится в клетках зародыша семени. Отличительной чертой фитох-рома является то, что он способен улавливать красный спектр (630-720 нм) и дальний красный спектр (730-770 нм). Установлено, что в диапазоне красного света фотоны имеют максимальную энергию возбуждения электронов. Механизм запуска физиологических процессов в растении через фитохромную систему под действием красного света описан в работах Савиной О.В., Гранковой Л.И. [6,7].Основная функция фитохрома -преобразование световой энергии в химическую энергию АТФ. Данный процесс аналогичен световой стадии фотосинтеза, который можно условно отобразить следующей формулой:

Е=Ь* ШШШ+ АТФ (1)

АТФ необходима для активации гормонов роста и последующего синтеза ферментов на начальных стадиях прорастания. У старых семян резко снижена энергетическая составляющая, и без световой стимуляции прорастание будет резко замедленным. Использование красного света для активации прорастания семян с истекшим сроком годности представляется весьма перспективным.

Впервые стимулирующее влияние красного света на прорастании семян обнаружил Гарри Бортвик с коллегами в опытах на салате в 1952 году. В его исследованиях при облучении семян монохроматическим красным светом с длиной волны Л=660 нм всхожесть семян салата составляла 100% [8, с.124].

Позднее стимулирующее действие красного света на энергию прорастания и всхожесть семян было отмечено многими авторами и на других сельскохозяйственных культурах. Так, ученые Г.П. Дудин и Н.А. Жилин в 2014 году определили положительное воздействие лазерного красного света на семена и проростки ячменя. В их опытах замоченные в дистиллированной воде семена ячменя сорта «Биос 1» облучали лазерным красным светом и дальним красным светом. В качестве источника лазерного света (ЛКС) использовали гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм. В процессе исследования наблюдалась тенденция по увеличению длины корней у трехдневных проростков [8, с.125].

Т.А. Асварова и Н.Т. Гаджимусиева проводили свои исследования на семенах пшеницы. В лабораторных опытах сухие семена пшеницы подвергались воздействию лазерного излучения и инфракрасного излучения частотами 50 Гц и 1000 Гц с помощью аппарата «Рикта-01», обеспечивающего широкополосное пульсирующее красное излучение в диапазоне 640-730 нм. Семена контрольного варианта облучению не подвергались. В опытном варианте, где семена пшеницы облучали лазерным излучением частотой 1000 Гц в течение 10 минут, всходы появились на 6 дней раньше, чем в контроле, и всхожесть составила более 90 %, а в контроле - 75 % [9].

О.В. Савина, С.А. Руделев и А.Е. Родионова выявили эффективность использования красного света для стимулирования прорастания некондиционных семян зерновых с пониженной всхожестью. В своей работе в 2015 году ученые показали, что семена ячменя с пониженной всхожестью, если их облучить красным светом в диапазоне 640-680 нанометров, намного лучше прорастают, чем семена необлученные [10, с.60]. Кроме того, авторы в данной работе выявили, что облучение красным светом семян ячменя, замоченных в воде, значительно эффективней облучения сухих семян. По утверждению ученых, «при замачивании семян в них активизируются ферментативные системы, которые вызывают гидролиз органических веществ, обеспечивающих питание зародыша и запуск первоначальных ростовых процессов, стимулирование которых и дает облучение красным светом» [10, с.б0]. В исследованиях авторов наиболее эффективным приемом оказалось замачивание семян в воде в течение 24 часов и последующее облучение их красным светом с экспозицией 5 минут. Значение показателя всхожести составило: в контроле 70 %, в опыте с облучением 5 минут - 97,1 %. Как отмечают авторы, предложенный способ стимулирования прорастания «активизирует начальные ростовые процессы в семенах, что позволяет довести их посевные качества до установленных стандартом норм. Это делает возможным использование на семенные цели некондиционного зерна» [10, с.65].

Таким образом, обзор ранее проведенных исследований показывает целесообразность использования красного света для стимулирования

прорастания семян томата с истекшим сроком годности.

Объекты и методика проведения исследования

Цель исследования - изучить влияние различных режимов облучения красным светом на прорастание семян томата с истекшим срок годности.

Работа проводилась в МБУДО «Рязанская городская станция юных натуралистов» в весеннее время 2021 года. В качестве исследовательского материала взяли семена томата позднеспелого сорта «Бычье сердце» урожая 2008 года, (рис. 1). До начала эксперимента семена хранились в холодильной камере при температуре +4 0С в течение 12 лет.

Производитель: UC-O "AijfciJ Ссдек

Kobtfijnrt до^доч пимнд ITKHJLAM * дою« ' мн I г -■«*- г заруйнмой

Селекции, ■ ардегирулт ик ЧИСТОГ* J Copia и ггЧщщы иг.Г'нМЧлч!

□пьлыом ' ■ " фмри* и » (и^Личннл pLIHUHfU Pwiiw ПГ1И fcrfMHttlWwW

npjf.nnflr|)one"<H'H у '"шил: ч ciimwni i>J>

HÏOOft, Мпсижш f ДОЧОДедр», мер-н вогтрякпеа, ул. ■ . ■ • ■ д. 1 и ТШ. Ф».с:а«35ПМ.И.КР. JM-«-«Z

777-34-93, 777-40-94

Урожаи

Годен до

Н*партни Вес

Рис. 2 - Квантовый аппарат «РИКТА-01», марка «Витязь», использованный для облучения семян томата (Quantum apparatus "RIKTA-01", brand "Vityaz", used for irradiation of tomato seeds)

гоое гооэ 02-2012 зюа oi

Рис. 1 - Объект исследования - семена томата с истекшим сроком годности (The object of research is tomato seeds with expired shelf life)

Семена замачивали в воде, обогащенной кислородом с концентрацией 14 мг/л, в течение 24 часов. Температура воды 22 0С. Замоченные семена подвергали облучению красным светом на квантовом аппарате «РИКТА-01», марки «Витязь» (рисунки 2, 3).

Согласно инструкции аппарат «РИКТА-01» имеет следующие физические характеристики:

1) широкополосное пульсирующее красное излучение с длинами волн 640-730 нанометров;

2) мощность импульса лазерного излучения составляет не менее 8 W;

3) возможная частота излучения: 50 гц, 100 гц, 1000 гц;

4) энергия фотонов лазерного излучения полупроводникового арсенид-галлиевого диода менее 1,5 эВ.

Рис. 3 - Облучение семян томата красным светом (Irradiation of tomato seeds red light)

Параметры обработки семян были следующие: диапазон длин волн красного света 640-730нм, частота излучения 1000 гц; время обработки

3 мин и 5 мин. Семена контрольного варианта облучению не подвергались.

Обработанные и контрольные семена поместили в пластиковые контейнеры на увлажненный поролон для проращивания. Повторность опытов -четырехкратная, количество семян в каждом повторении 100 шт. Проращивание семян осуществляли при температуре 24 0С на свету, что соответствует требованиям ГОСТ 12038-84;за увлажнением поролона следили ежедневно, опрыскивая его водой по мере высыхания. Об эффективности действия красного света судили по показателям энергии прорастания и всхожести семян, которые определяли по ГОСТ 12038-84.

На 10-ый день после обработки произвели посев проросших семян вариантов с облучением и всех семян контрольного варианта в контейнеры с торфяным грунтом. Температура в помещении 240С.

Динамику появления всходов учитывали ежедневно. Через 10 дней после появления всходов в грунте произвели пикировку растений в ящики для выращивания рассады. Биометрические показатели рассады (высота растений; масса 1-го растения; количество настоящих листьев) определяли в возрасте 45 дней на десяти растениях каждого варианта в четырехкратной повторности.

Статистическую обработку результатов измерений проводили по Доспехову Б.А. (2012).

Результаты исследования и их обсуждение

Для жизнедеятельности любого организма необходима энергия. В семенах растений на самых ранних стадиях развития энергия заключена в клетках зародыша семени.

Самая первая реакция, которая протекает в зародыше семени после выхода из состояния покоя - это реакция активации гиббереллина. Именно на эту реакцию не хватает энергии у семян с истекшим сроком годности.

В работе С.В. Битаришвили с соавторами описан механизм запуска первоначальных ростовых

процессов в семенах [11]. При набухании семян в результате реакции гидролиза гиббереллин-глю-козид активируется, и образуется гиббереллиная кислота GA3 (2):

гиббереллин-гликозид + Н2О + АТФ = = гиббереллин (2)

Образовавшийся гиббереллин запускает механизм синтеза гидролитических ферментов (амилаза, протеаза, липаза), которые расщепляют запасные питательные вещества эндосперма. Так начинается процесс прорастания, первые видимые признаки которого у нормальных семян томата наблюдаются, как правило, на 5-е сутки при появлении зародышевых корешков. Скорость и дружность прорастания семян характеризуются показателем «энергия прорастания».

В соответствии с ГОСТ 12038-84, показатель энергии прорастания у семян томатов определяется на 5-е сутки от начала прорастания. В наших исследованиях начало прорастания семян тома-

та, облученных красным светом в течение 5 мин, отмечалось на 6-е сутки; в варианте с облучением 3 мин - на 7-е сутки, поэтому определить показатель «энергия прорастания» не представлялось возможным. Однако, определение всхожести, проведенное на 10-е сутки (ГОСТ 12038-84), показало существенный стимулирующий эффект красного света на процесс прорастания семян томата с истекшим сроком годности. В варианте с облучением 3 мин всхожесть составила 93,5 %, в варианте с облучением 5 мин - 95,7 % (табл.1). Это значительно выше показателей, регламентируемых ГОСТ 32592-2013 для кондиционных семян томата. В то же время, в контрольном варианте не проросло ни одно семя (рис.4). Далее проросшие семена вариантов с облучением были высеяны в грунт для получения рассады. Для чистоты эксперимента также были высеяны в грунт все семена контрольного варианта, несмотря на отсутствие у них признаков прорастания.

Таблица 1 - Влияние красного света на процессы прорастания семян и появление всходов томата

Вариант опыта Семена Всходы

Контроль Начало прорастания, сут. Всхожесть на 10-е сутки, % Начало появления всходов, сут Количество появившихся всходов, % от высеянных семян

(без облучения) - 0 26 95,5

Облучение КС 3 мин 7 93,5 2 100

Облучение КС 5 мин 6 95,7 2 100

НСР05 5,37

Г» ¥ Г

Контроль Облучение Облучение

КС 3 мин КС 5 мин

Рис. 4 - Прорастание семян томата на 10-е сутки (Tomato seed germination on the 10th day)

Активация начальных ростовых процессов под действием красного света, выявленная при прорастании семян, проявилась и в дальнейшем при посеве семян в грунт. Облученные семена, высеянные в грунт, дали первые всходы на 2-е сутки, на 5-е сутки наблюдалась максимальная скорость появления всходов (табл. 1, рис.5). В итоге все высеянные семена опытных вариантов дали всходы. В контрольном варианте также появились всходы, несмотря на то, что были высеяны семена без признаков прорастания, однако это произошло лишь на 26-е сутки после посева, при этом взош-

ло 95,5 % от высеянных семян. Таким образом, можно утверждать, что за 12 лет хранения семена томата не утратили жизнеспособность, однако без активации такие семена не способны дать полноценные всходы и обеспечить нормальный рост растений, поэтому потеряли свою практическую ценность и не подлежат использованию. Облучение же красным светом позволяет приблизить скорость начальных ростовых процессов до уровня нормальных семян и значительно продлить срок их хозяйственного использования.

Рис. 5 - Динамика появления входов томатов: а) 2-ой день после посева; б) 5-ый день после посева; в) 9-ый день после посева (The dynamics of the appearance of tomato inputs: a) the 2nd day after sowing; b) the 5th day after sowing; c) the 9th day after sowing)

Наблюдение за рассадой облученных и контрольных растений после пикировки показало, что растения контрольного варианта, выращенные из 12-летних семян, не способны к нормальному росту и развитию: через 45 дней после посева они имели среднюю высоту 7,5 см, массу 6,3 г и 2,9 настоящих листьев. Биометрические показатели опытных растений были значительно выше: средняя высота составила 21,7 и 23,9 см;

масса одного растения - 18,7 и 20,3 г; количество настоящих листьев - 6,9 и 7,3 шт./раст., соответственно, по вариантам 3 мин и 5 мин облучения (табл.2, рис.6). Таким образом, полученная рассада по развитию приблизилась к растениям, выращиваемым из семян с нормальным сроком годности. При этом в варианте с облучением 5 мин все биометрические показатели были выше, чем в варианте с облучением 3 мин, на 10,1-10,8 %

Таблица 2 - Биометрические параметры рассады томатов в возрасте 45 дней

Вариант опыта Средняя высота Масса 1-го Количество

растения, см растения,г листьев, шт.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Контроль(без облучения) 7,5±0,37 6,3±0,39 2,9±0,15

Облучение КС 3 мин 21,7±1,12 18,7±0,98 6,9±0,33

Облучение КС 5 мин 23,9 ±1,23 20,3±1,05 7,3±0,41

Рис. 6 - Рассада томатов в возрасте 45 дней (1 - контроль, 2 - облучение КС 5 мин) (Tomato seedlings at the age of 45 days (1 - control, 2 - irradiation for 5 min)

В завершение исследований рассаду томатов, выращенную из облученных семян, в возрасте 45 дней высадили в открытый грунт, где растения продолжили свое развитие, не уступая растениям, выращенным из семян с нормальным сроком годности. В августе наблюдали созревание плодов томатов на кустах, выращенных из облученных семян. Рассада растений контрольного варианта в открытый грунт не высаживалась.

Заключение

Проведенные исследования показали, что за 12 лет хранения семена томата не утратили жизнеспособность, однако без активации такие семена не способны дать полноценные всходы и обеспечить нормальный рост растений, поэтому потеряли свою практическую ценность и не подлежат использованию. Облучение таких семян красным светом в диапазоне длин волн 640-730 нм позволяет приблизить скорость начальных ростовых процессов к уровню нормальных семян и значительно продлить срок их хозяйственного использования. Облученные семена имели всхожесть 93,5 %-95,7 %, что значительно выше показателей, регламентируемых ГОСТ 32592-2013. При посеве в грунт облученные семена дали дружные всходы на 2-5-е сутки. Полученная рассада в возрасте 45 суток имела биометрические параметры, близкие к показателям растений, выращиваемых из семян с нормальным сроком годности. Облучение красным светом в течение 5 мин дало больший положительный эффект по сравнению с экспозицией 3 мин.

Таким образом, нами подтверждена высокая эффективность использования красного света с диапазоном длин волн 640-730 нм для стимуляции семян томата. Облучению следует подвергать семена, предварительно замоченные в течение 24 часов в воде, обогащенной кислородом, при частоте излучения 1000 гц и времени обработки 5 мин. Можно рекомендовать данный способ обработки для продления срока хозяйственного использования семян томата с истекшим сроком годности.

Список источников

1. Петрухин, А.С. Интенсификация прорастания клубней картофеля под действием приемов предпосадочной обработки/ А.С.Петрухин, В.И. Левин// Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства. - 2014.- № 6. - С. 240-242. URL: https://www.elibrary.ru>contents. asp?issueid=1382515

2. Проблемы агрономии и агрохимии в современном сельскохозяйственном производстве / Крючков М.М., Виноградов Д.В., Соколов А.А., Костин Я.В., Левин В.И. //В сб.: Научно-практические инициативы и инновации для развития регионов России. Материалы Национальной научной конференции. - Рязань: Изд. РГАТУ, 2015. - С. 102-105. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 42852215

3. Vinogradov, D., Lupova, E., Khromtsev, D., Vasileva, V. The influence of bio-stimulants on productivity of coriander in the non-chernozem zone of Russia// Bulgarian Journal of Agricultural Science.-2018.-№ 24(6).-P. 1078-1084. URL: https:// www.researchgate.net/publication/329814420_The_

influence_of_bio-stimulants_on_productivity_of_ coriander_in_the_non-chernozem_zone_of_Russia

4. Churilov,G. I., Churilov,D. G, ChurilovS. G., Borychev,S. N., Byshov, N. V., Churilova, V. V., Polischuk,S. D.Plants Nutrition and Growth Stimulation with the Help of Nanotechnologies//International Journal of Engineering and Technology.-2018.-Vol 7, No 4.36.-Р. 231-236. URL: https://www. researchgate.net/publication/330637151 _Plants_ nutrition_ and_growth_ stimulation_ with_ the _help_ of_nanotechnologies

5. Кулаева, О.Н. Как свет регулирует жизнь растений/О.Н. Кулаева// Соросовский Образовательный Журнал, 2001. - № 4. - С. 6-12. URL: https://knigogid.ru/books/1780961-kak-svet-reguliruet-zhizn-rasteniy/toread

6. Савина, О.В. Научное обоснование, разработка и внедрение новых приемов в технологии производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук / О.В. Савина; РГАУ-МСХА им. Тимирязева. - М., 2009. -39 с. URL: https://new-disser.ru/_ avtoreferats/01004696206.pdf

7. Гранкова,Л.И. Использование некогерентного красного света для стимулирования роста и развития пробирочных растений картофеля/ Л.И. Гранкова, О.В. Савина // Аграрная Россия. -2013. - №7. - с.9-18. URL: https://www.researchgate. net/publication/331490526_Ispolzovanie_ nekogerentnogo_ krasnogo_sveta_dla_stimulacii_ rosta_i_razvitia_probirocnyh_rastenij_kartofela

8. Дудин, Г.П. Стимулирующий эффект лазерного красного света, дальнего красного света и карбоната натрия на первоначальных этапах онтогенеза ячменя / Г.П. Дудин, Н.А. Жилин, С. С. Гребнева. // Вестник ВГУИТ. - 2014. - №4. - С. 124-128. - URL: https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-4-122-128

9. Асварова, Т.А. Эффект воздействия инфракрасного и лазерного облучения на всхожесть семян пшеницы / Т.А. Асварова, Н.Т. Гаджимусиева, А.С. Абдулаева// Фундаментальные исследования. - 2014. - № 11 ( ч.9). - С. 1939-1943. URL: https:// fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35873

10. Савина, О.В. Стимулирование прорастания семян зерновых некогерентным красным светом: теория и практика / О.В. Савина, С.А. Руделев, А.Е. Родионова // Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ. -2015. - № 1 (25). - С. 60-65. URL: http://vestnik. rgatu.ru/archive/1_2015.pdf

11. Битаришвили, С.В. Экспрессия генов биосинтеза и катаболизма гиббереллинов в зародышах семян ячменя, подвергшихся воздействию Y-излучения / С. В. Битаришвили, В. С. Бонда-ренко, С.А. Гераськин. // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2019. - №3. - С. 286-292. DOI: 10.1134/S0869803119030056. URL:https:// www.researchgate.net/publication/ 334018249_ Ekspressia_genov_biosinteza_i_katabolizma_ gibberellinov_v_zarodysah_seman_acmena_ podvergsihsa_vozdejstviu_g-izlucenia

References

1. Petruhin, A.S. Intensifikaciya prorastaniya klubnej kartofelya pod dejstviem priemov predposadochnoj obrabotki/ A.S.Petruhin, V.I. Levin// Problemy mekhanizacii agrohimicheskogo obsluzhivaniya sel'skogo hozyajstva. - 2014.- № 6. - S. 240-242. URL: https://www.elibrary.ru> contents.asp?issueid=1382515

2. Problemy agronomii i agrohimii v sovremennom sel'skohozyajstvennom proizvodstve /Kryuchkov M.M., Vinogradov D.V., Sokolov A.A., Kostin YA.V., Levin V.I. //V sb.: Nauchno-prakticheskie iniciativy i innovacii dlya razvitiya regionov Rossii. Materialy Nacional'noj nauchnoj konferencii. - Ryazan': Izd. RGATU, 2015. - S. 102105. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 42852215

3. Vinogradov, D., Lupova, E., Khromtsev, D., Vasileva, V. The influence of bio-stimulants on productivity of coriander in the non-chernozem zone of Russia// Bulgarian Journal of Agricultural Science.-2018.-№ 24(6).-P. 1078-1084. URL: https://www.researchgate.net/publication/329814420_The_influence_of_bio-stimulants_on_productivity_of_coriander_in_the_non-chernozem_zone_of_Russia

4. Churilov,G. I., Churilov,D. G, ChurilovS. G., Borychev,S. N., Byshov, N. V, Churilova, V. V, Polischuk,S. D.Plants Nutrition and Growth Stimulation with the Help of Nanotechnologies//International Journal of Engineering and Technology.-2018.- Vol 7, No 4.36.-R. 231-236. URL: https://www.researchgate.net/ publication/330637151 _Plants_nutrition_ and_growth_ stimulation_ with_ the _help_of_nanotechnologies

5. Kulaeva, O.N. Kak svet reguliruet zhizn' rastenij/O.N. Kulaeva//Sorosovskij Obrazovatel'nyj ZHurnal, 2001. - № 4. - S. 6-12. URL: https://knigogid.ru/books/1780961-kak-svet-reguliruet-zhizn-rasteniy/toread

6. Savina, O.V. Nauchnoe obosnovanie, razrabotka i vnedrenie novyh priemov v tekhnologii proizvodstva i hraneniya kartofelya, prednaznachennogo dlya promyshlennoj pererabotki i prodovol'stvennyh celej: avtoref. dis. ... d-ra s.-h. nauk /O.V. Savina; RGAU-MSKHA im. Timiryazeva. - M., 2009. -39 s. URL: https://new-disser.ru/_avtoreferats/01004696206.pdf

7. Grankova,L.I. Ispol'zovanie nekogerentnogo krasnogo sveta dlya stimulirovaniya rosta i razvitiya probirochnyh rastenij kartofelya/ L.I. Grankova, O.V. Savina //Agrarnaya Rossiya. - 2013. - №7. - s.9-18. URL: https://www.researchgate.net/publication/331490526_Ispolzovanie_nekogerentnogo_ krasnogo_sveta_ dla_stimulacii_rosta_i_razvitia_probirocnyh_rastenij_kartofela

8. Dudin, G.P. Stimuliruyushchij effekt lazernogo krasnogo sveta, dal'nego krasnogo sveta i karbonata natriya na pervonachal'nyh etapah ontogeneza yachmenya / G.P. Dudin, N.A. ZHilin, S. S. Grebneva. // Vestnik VGUIT. - 2014. - №4. - S. 124-128. - URL: https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-4-122-128

9. Asvarova, T.A. Effekt vozdejstviya infrakrasnogo i lazernogo oblucheniya na vskhozhest' semyan pshenicy/T.A. Asvarova, N.T. Gadzhimusieva, A.S. Abdulaeva//Fundamental'nye issledovaniya. - 2014. -№ 11 (ch.9). - S. 1939-1943. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35873

10. Savina, O.V. Stimulirovanie prorastaniya semyan zernovyh nekogerentnym krasnym svetom: teoriya i praktika / O.V. Savina, S.A. Rudelev, A.E. Rodionova // Vestnik FGBOU VPO RGATU. - 2015. - № 1 (25). -S. 60-65. URL: http://vestnik.rgatu.ru/archive/1_2015.pdf

11. Bitarishvili, S.V. Ekspressiya genov biosinteza i katabolizma gibberellinov v zarodyshah semyan yachmenya, podvergshihsya vozdejstviyu Y-izlucheniya /S. V. Bitarishvili, V. S. Bondarenko, S.A. Geras'kin. // Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya. - 2019. - №3. - S. 286-292.DOI: 10.1134/S0869803119030056. URL: https://www.researchgate.net/publication/ 334018249_ekspressia_genov_biosinteza_i_katabolizma_ gibberellinov_v_zarodysah_seman_acmena_podvergsihsa_vozdejstviu_g-izlucenia

Статья поступила в редакцию 24.10.2021; одобрена после рецензирования 04.12.2021; принята к публикации 10.12.2021.

The article was submitted 24.10.2021; approved after reviewing 04.12.2021; accepted for publication 10.12.2021.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.