CC BY
23
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 2 2019
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 577.353.4 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-21
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСТУПЛЕНИЯ И СОСТОЯНИЯ ВОДЫ В СЕМЕНАХ ПРИ НАБУХАНИИ МЕТОДОМ ЯДЕРНО-МАГНИТНОЙ РЕЗОНАНСНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ
RESEARCH STEPS AND WATER CONDITIONS IN THE SEEDS DURING SWELLING BY NUCLEAR MAGNETIC RESONANT SPECTROSCOPY
Б. Сапаев1, доктор физико-математических наук, профессор
И.Ю. Подковыров2, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Ч.М. Шайманов1, ассистент
1 2 1 B. Sapaev , I.Yu. Podkovyrov , Ch.M. Shaymanov
1Ташкентский государственный аграрный университет 2Волгоградский государственный аграрный университет
1Tashkent State Agrarian University 2Volgograd State Agrarian University
Дата поступления в редакцию 21.01.2019 Дата принятия к печати 10.06.2019
Received 21.01.2019 Submitted 10.06.2019
Исследование растений, в первую очередь злаков, обеспечивающих большую часть питания человека, обусловливает необходимость всестороннего изучения особенностей физиологии и структуры семян. Данное направление имеет как теоретическое, так и практическое значение. Объектами исследования были семена озимой пшеницы сортов «Хосилдор (Санзар-8)», «Унумли бугдой», «Тезпишар», «Санзар-6», «Санзар -4». Они отличаются разной степенью засухоустойчивости. Опыты проведены на семенах, полученных в полевых и тепличных условиях на разных стадиях созревания в Ташкентском ГАУ. Состояние воды в семенах изучали на конечных этапах созревания с помощью метода спинового ЯМР (ядерно-магнитного резонанса). В результате исследований определены суммарные кривые спада сигнала, полученные на семенах при их подсушивании на воздухе после прерывания развития. Выявлены отличия от сорта «Унумли бугдой» после подсушивания семян до воздушного сухого состояния, которые показывают быстрый спад спинового ЭХО мс. Результаты исследований, полученные методом ЯМР, показывают на гетерогенное распределение воды в семенах пшеницы.
The study of plants, especially cereals, which provide most of the human nutrition, necessitates a comprehensive study of the characteristics of the physiology and structure of seeds. This direction has both theoretical and practical significance. The objects of study were the winter wheat varieties of the «Hosildor (Sanzar-8)», «Unumli Bugdoy», «Tezp-Ishar», «Sanzar-6», «Sanzar-4» varieties. They differ in varying degrees of drought tolerance. Experiments were carried out on seeds obtained in field and greenhouse conditions at different stages of maturation in the Tashkent State Agrarian University. The state of water in the seeds was studied at the final stages of maturation using the method of spin nuclear magnetic resonance. As a result of studies, the total decay curves of the signal obtained on the seeds when they were dried in air after the interruption of development were determined. The differences from the «Unumli Bugda» variety after drying the seeds to an air dry state, which show a rapid decline of the spin echo ms, are revealed. The results of studies obtained by the method of nuclear magnetic resonance, show a heterogeneous distribution of water in the seeds of wheat.
Ключевые слова: семена растений, засухоустойчивость, ядерно-магнитный резонанс, подсушивание семян, спиновое эхо, созревание семян, урожайность.
Key words: plant seeds, drought resistance, nuclear magnetic resonance, drying of seeds, spin echo, seed ripening, yield.
Цитирование. Сапаев Б., Подковыров И.Ю., Шайманов Ч.М. Подбор сортов картофеля для почвенно-климатических условий в Оренбургской области на орошении. Известия НВ АУК. 2019. 2(54). 177-182. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-21.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Citation. Sapaev B., Podkovyrov I.Yu., Shaymanov Ch.M. Selection of potato varieties for soil-climatic conditions in Orenburg region on irrigation. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2019. 2(54). 177-182. (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-21.
Введение. Семена зерновых культур имеют огромное значение в питании человека. Исследование физиологических процессов их созревания и состояния воды представляют не только теоретический, но и практический интерес. Всесторонние исследования распределения воды в семенах в процессе их созревания позволяют дать качественную характеристику зерну, что обусловливает актуальность данного направления [2].
Несмотря на то, что процесс сушки зерна достаточно исследован, в вопросах перераспределения и физиологического действия воды в семени при созревании имеется ряд неизученных явлений. Для характеристики качества зерна важно конечное содержание влаги. Однако жизнеспособность семян, биологическая активность зародыша и эндосперма, физиологическое развитие тканей определяются состоянием воды.
Влияние агротехнических приёмов при выращивании пшеницы на качество семян представлено в исследованиях многих авторов. В работе [8] показана зависимость зимостойкости и урожайности озимых зерновых культур. Посев на ранних оптимальных сроках приводит к значительному (до 20 %) снижению их зимостойкости и урожайности. В опытах Нещадима Н. Н., Пацеки О. Е. и Калашникова В. А. приведены данные по использованию современных технологий выращивания и увеличения урожайности зерна озимого ячменя и улучшения его качества [5]. Показано влияние различных элементов выращивания озимой пшеницы сорта Антонина, с применением различных фонов почвенного плодородия, норм удобрений, системы защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Показано, что продуктивность озимой пшеницы во многом зависит от грамотного применения удобрений [6]. Обосновывается необходимость замены старых сортов новыми, более продуктивными, обладающими высокой адаптацией к почвенно-климатическим условиям конкретной местности [3]. Показано значение сроков посева для успешной перезимовки растений и сроков посева для получения высокого урожая зерновых культур [9].
На формирование высокого качества или высокой урожайности у разных сортов озимой пшеницы значительное влияние оказывают условия выращивания [4]. Факторы внешней среды определяют протекание жизненных процессов в растениях [5].
В настоящее время одним из перспективных и достаточно эффективных направлений повышения уровня урожайности является применение стимуляторов роста растений, которые могут быть как природного происхождения, так и синтезированы человеком и являются аналогами фитогормонов. Стимуляторов роста растений комплексно влияют на физиологические и биохимические процессы, протекающие в органах растения [8].
Однако эти исследования не учитывают физиологического состояния воды в тканях семени, что снижает их научную значимость. Как известно, особую роль в жизни семян играет вода, и она определяет в значительной степени состояние семян на всех этапах жизнедеятельности при созревании и формировании, в покое и прорастании [2, 6, 7].
Традиционно содержание воды в семенах измеряется методом высушивания и взвешивания, в том числе на цифровых приборах. Однако данный метод позволяет установить содержание преимущественно свободной воды, которая легко испаряется при нагревании. Содержание такой влаги в зерне на уровне 12-13 % считается нормой. Однако данный метод не учитывает содержание связной воды, которая входит в состав коллоидов и соединений в тканях зародыша и эндосперма. Эти молекулы воды прочно удерживаются химическими связями и обладают высокой биохимической и физиологической активностью. Метод ядерно-магнитного резонанса позволяет анализировать состояние и распределение именно такой воды, что представляет научный интерес.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Он основан на анализе кривых спада спинового эха от протонов в созревающих семенах пшеницы, однако до настоящего времени подобные исследования не проводились. Закономерности дегидратации при созревании семян очень слабо исследованы. Все это указывает на необходимость детального изучения состояния и распределения воды в созревающих семенах пшеницы. Для этого наиболее подходит метод импульсного ЯМР (ядерно-магнитного резонанса) [4, 10].
Материалы и методы. Объектами исследования были семена озимой пшеницы разной степени засухоустойчивости: «Хосилдор (Санзар-8)», «Унумли бугдой», «Тезп-ишар», «Санзар-6», «Санзар-4».
Хосилдор (Санзар 8) остистый позднеспелый сорт, морозостойкость - 10-15°С. Засухоустойчивость ниже средней, урожайность 50-55 ц/га «Унумли бугдой» и «Тезп-ишар» являются сестринскими линиями, поэтому их характеристики схожи. Раннеспелые сорта, морозостойкость 70-80 %, засухоустойчивость высокая, урожайность 35-40 ц/га «Санзар-6», «Санзар-4» также сестринские линии. Раннеспелые сорта, морозостойкость 20-25 %, засухоустойчивость высокая, урожайность 35-40 ц/га.
Для анализа брали семена пшеницы из растений на разных стадиях созревания и выросших в полевых и тепличных условиях. Состояние воды изучали на конечных этапах созревания семян с помощью метода спинового эхо ЯМР на кафедре физики и химии в Ташкентском ГАУ.
Преимущества этого метода по сравнению с другими заключается в том, что при весьма малом возмущающем действии на исследуемый объект он был чрезвычайно чувствителен к тонким взаимодействиям и движениям на атомно-молекулярном уровне. Большое значение имеет и сохранность образца в процессе измерений.
Результаты и их обсуждение. Исследования процесса изменения состояния и содержания воды в тканях разных сортов пшеницы имеют много общего. Наиболее наглядно они представлены у сорта «Унумли бугдой», который является своеобразным эталоном. Различия между исследованными сортами и эталоном были небольшими, а тенденции во время сушки одинаковыми. На основании этого представим результаты опытов по сорту «Унумли бугдой», как наиболее наглядные.
Полученные данные показывают значительное изменение веса семян первой партии сорта «Унумли бугдой» (рисунок 1). После подсушивания на воздухе они имели больший исходный вес и при досушивании в первые три дня быстро теряли воду (кривая 1).
Вес. мг
1000 900 800 700 600 500 400
Дни сушки
1 2 3 4 7
Рисунок 1 - Изменение веса семян сорта Унумли бугдой в процессе
подсушивания на воздухе: 1 - семена, собранные за 2 недели до уборки; 2 - семена, собранные за 1 неделю
Семена второй партии в момент сбора весили почти вдвое меньше семян первой партии, поскольку на этой стадии они уже практически сформировались и началось их постепенное подсыхание в колосе. При выдерживании этой партии семян на воздухе
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
они незначительно теряли воду (кривая 2). Исследования показали, что наблюдаются закономерности быстрого высыхания на воздухе семян с большими содержанием воды. Можно сделать вывод, что на завершающих этапах созревания семян такой признак, как засухоустойчивость, не проявляется и сортовые особенности нужно исследовать на более ранних стадиях созревания зерна.
Установлено, что на седьмой день содержание воды и вес семян после сбора стабилизируются. Этот процесс в более зрелых семенах происходит медленнее. Потери воды при этом составляют около 100 мг. В семенах, собранных недозревшими, колебания веса в результате испарения влаги более значимы (на уровне 300-400 мг). Такое количество равно весу сухого семени.
Зависимости спада сигнала спинового эха от протонов воды свежесобранных семян сорта «Унумли бугдой» на первой стадии показаны на рисунке 2, они имеют сложный характер. При разложении кривой в случае набухания семян наблюдается промежуточная компонента с Т2 -2-3 мс и медленная компонента с Т2 -20-30 мс.
Установлено, что семена более засухоустойчивых сортов (Санзар-4 и Санзар-6) медленнее теряют воду в первые три дня подсушивания и промежуточная компонента у них ниже. Эти сведения могут быть использованы для экспресс-диагностики засухоустойчивости сортов зерновых культур при сортоизучении и сортоиспытании.
Амплитуда,
Частота
Рисунок 2 - Спад сигнала спинового эха от протонов воды семян пшеницы «Унумли бугдой» в процессе их подсушивания на воздухе.
Семена собраны за 1 неделю до уборки: 1 - в день сбора; 2 - через сутки подсушивания; 3 - через 2 суток; 4 - через 3 суток
Частота спада сигнала спинового эха от протонов воды пропорциональна амплитуде изменения её содержания в семени. Данная закономерность позволяет определить уровень воды в сухих, но проявляющих нормальную жизнедеятельность семенах. Снижение количества влаги менее 100 мг приводит к пересушиванию тканей зародыша и утрате жизнеспособности. Выявление в семенах минимального количества воды, необходимого для поддержания баланса биохимических процессов, является важной задачей для разработки норм долгосрочного хранения зерна. Данный метод позволяет определять необходимый уровень влаги для семян разных культур и сортов, что важно для практики семеноводства.
Заключение. В наших опытах по исследованию состояния воды в последних стадиях созревания зерно сорта «Хосилдор (Санзар-8)», «Унумли бугдой», «Тезп-ишар», «Санзар-6», «Санзар-4», выращенных в жарких климатических условиях Сур-хандарьинской области Узбекистана, изучались методом импульсного спинового эха. При использовании метода спинового эха ядерных магнитных резонансов объект находится под действием очень низких частот. Несмотря на это, он чрезвычайно чувствителен к колебаниям в атомно-молекулярных уровнях. Кроме этого, во время измерений образец сохраняет первичное состояние.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Результаты полученных методом ЯМР исследований показывают гетерогенные распределения воды в семенах.
Суммарные кривые спада сигнала, полученные на семенах при их подсушивании на воздухе после прерывания развития, отличаются от сорта «Унумли бугдой». После подсушивания семян до воздушного сухого состояния остается быстрый спад спинного ЭХО Т= 2- 0,5 мс.
Данные исследования и разработка метода определения состояния воды в семенах позволяют моделировать процесс сушки и хранения с целью сохранения жизнеспособности зародыша длительный период.
Библиографический список
1. Аксенов, С. И. Проникновение и распределение воды в семенах пшеницы во время набухания. Физиология растений [Текст] / С. И. Аксенов, Е. А. Головина. - ГОРОД, 1996. -33/1. - С. 150-158.
2. Атабаева, Х.Н. Бугдой [Текст]/ Х.Н. Атабаева, Б.М. Азизов. - Ташкент, 2008. - С. 9-11.
3. Данилов А. В. Влияние стимуляторов роста на урожайность и качество продукции зерновых культур [Текст]/ А. В. Данилов // Вестник Марийского государственного университета. Серия Сельскохозяйственные науки. Экономические науки. - 2017. - Т. 3. - № 1 (9). - С. 28-32.
4. Назаренко, Л. В. Факторы внешней среды, их влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур длинного дня на примере пшеницы [Текст]/Л. В. Назаренко // Научный журнал КубГАУ. - 2013. - №93(09). - C. 1-25.
5. Нещадим, Н. Н. Урожайность зерна озимого ячменя с применением различных технологий выращивания [Текст]/ Н. Н. Нещадим, О. Е. Пацека, В. А. Калашников // Научный журнал КубГАУ. - 2018. - №137(03). - С. 1-17. DOI: 10.21515/1990-4665-137-021.
6. Нещадим, Н. Н. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы сорта Антонина на черноземе выщелоченном в условиях западного Предкавказья [Текст]/ Н. Н. Нещадим, А. С. Скоробогатова, Н. Н. Филипенко // Научный журнал КубГАУ. - 2017. - №129(05). - С. 1-18. DOI: 10.21515/1990-4665-129-098.
7. Перезимовка и урожайность зерна озимых ржи и тритикале в зависимости от срока посева [Текст]/ Т. C. Вершинина, C. Л. Елисеев, В. А. Попов, О.В. Фотина // Пермский аграрный вестник. - 2016. - №3 (15). - С. 11-16.
8. Потапова, Г.Н. Влияние сроков посева и нормы высева семян на осеннюю вегетацию, зимостойкость и урожайность озимых зерновых культур [Текст]/ Г.Н. Потапова, М.С. Иванова // Сельское хозяйство. Интерактивная наука. - 2017. - №11 (21). - С. 69-75. DOI 10.21661/г-464994.
9. Тагирова, Р. Т. Оценка хозяйственно-ценных признаков сортов озимой мягкой пшеницы в условиях южного Дагестана [Текст]/ Р. Т. Тагирова, К. У. Куркиев, И. А. Агабалаев // Вестник социально-педагогического института. - 2014. - №4 (12). - С. 35-42.
10. Шаймонов, Ч. Бугдой уругини пишиш даврида сувнинг холатини ЯМР спектроскопия методи билан текшириш [Текст]/ Ч. Шаймонов // Узбекистан аграр фани хабарномаси жур-нали. - 2011. - №1-2. - С. 43-44.
References
1. Aksenov, S. I. Proniknovenie i raspredelenie vody v semenah pshenicy vo vremya nabuhaniya. Fiziologiya rastenij [Tekst] / S. I. Aksenov, E. A. Golovina. - 1996. - 33/1. - P. 150-158.
2. Atabaeva, H. N. Bugdoj [Tekst]/ H. N. Atabaeva, B. M. Azizov. - Tashkent, 2008. - P. 9-11.
3. Danilov A. V. Vliyanie stimulyatorov rosta na urozhajnost' i kachestvo produkcii zernovyh kul'tur [Tekst]/ A. V. Danilov // Vestnik Marijskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Sel'sko-hozyajstvennye nauki. Jekonomicheskie nauki. - 2017. - T. 3. - № 1 (9). - P. 28-32.
4. Nazarenko, L. V. Faktory vneshnej sredy, ih vliyanie na rost i razvitie sel'skohozyajstven-nyh kul'tur dlinnogo dnya na primere pshenicy [Tekst]/L. V. Nazarenko // Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2013. - №93(09). - P. 1-25.
5. Neschadim, N. N. Urozhajnost' zerna ozimogo yachmenya s primeneniem razlichnyh tehnologij vyraschivaniya [Tekst]/ N. N. Neschadim, O. E. Paceka, V. A. Kalashnikov // Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2018. - №137(03). - P. 1-17. DOI: 10.21515/1990-4665-137-021.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
6. Neschadim, N. N. Urozhajnost' i kachestvo zema ozimoj pshenicy sorta Antonina na cher-nozeme vyschelochennom v usloviyah zapadnogo Predkavkaz'ya [Tekst]/ N. N. Neschadim, A. S. Skorobogatova, N. N. Filipenko // Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2017. - №129(05). - P. 1-18. DOI: 10.21515/1990-4665-129-098.
7. Perezimovka i urozhajnost' zerna ozimyh rzhi i tritikale v zavisimosti ot sroka poseva [Tekst]/ T. C. Vershinina, C. L. Eliseev, V. A. Popov, O. V. Fotina // Permskij agrarnyj vestnik. -2016. - №3 (15). - P. 11-16.
8. Potapova, G. N. Vliyanie srokov poseva i normy vyseva semyan na osennyuyu vegetaciyu, zimostojkost' i urozhajnost' ozimyh zernovyh kul'tur [Tekst]/ G. N. Potapova, M. S. Ivanova // Sel'skoe hozyajstvo. Interaktivnaya nauka. - 2017. - №11 (21). - P. 69-75. DOI 10.21661/r-464994.
9. Tagirova, R. T. Ocenka hozyajstvenno-cennyh priznakov sortov ozimoj myagkoj pshenicy v usloviyah yuzhnogo Dagestana [Tekst]/ R. T. Tagirova, K. U. Kurkiev, I. A. Agabalaev // Vestnik social'no-pedagogicheskogo instituta. - 2014. - №4 (12). - P. 35-42.
10. Shajmonov, Ch. Bugdoj urugini pishish davrida suvning ? olatini YaMR spektroskopiya metodi bilan tekshirish [Tekst]/ Ch. Shajmonov // Yzbekiston agrar fani habarnomasi zhurnali. -2011. - №1-2. - P. 43-44.
Информация об авторах Сапаев Байрамдурды, профессор кафедры «Физики и химии» Ташкентского государственного аграрного университета (РУз, 100140, г. Ташкент, ул. Университетская 2), доктор физико-математических наук, заведующий кафедры. Т. +99899 - 888-10-69. E-mail: sapaev.60@mail.ru.
Шайманов Чоршанби Мадиевич, ассистент кафедры «Физики и химии» Ташкентского государственного аграрного университета (РУз, 100140 , г. Ташкент, ул. Университетская 2), ассистент кафедры. E-mail: sapaev.60@mail.ru.
Подковыров Игорь Юрьевич, доцент кафедры « Садоводство и защита растений» Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26). E-mail: agrosad@inbox.ru.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 635.632 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-22
ПОДБОР СОРТОВ КРАСНОКОЧАННОЙ КАПУСТЫ, ПРИГОДНЫХ ДЛЯ ВЕСЕННЕЙ И ПОВТОРНОЙ КУЛЬТУРЫ В УЗБЕКИСТАНЕ
SELECTION OF VARIETY OF RED CABBAGE SUITABLE FOR SPRING AND REPLICATE CULTURE IN UZBEKISTAN
М.М. Адилов, доктор сельскохозяйственных наук М.Э. Аманова, кандидат сельскохозяйственных наук О.Г. Гиченкова, кандидат сельскохозяйственных наук Б.А. Рустамов, ассистент
M.M. Adilov1, M.E. Amanova1, O.G. Gichenkova2, B.A. Rustamov1
1 Ташкентский государственный аграрный университет 2Волгоградский государственный аграрный университет
1Tashkent state agrarian university 2Volgograd State Agrarian University
Дата поступления в редакцию 18.02.2019 Дата принятия к печати 12.06.2019
Received 18.02.2019 Submitted 12.06.2019
Организация здорового питания предусматривает ежедневное потребление овощей в широком ассортименте. В Узбекистане их производство превосходит нормы потребления, но ассортимент беден и нуждается в расширении. В этой связи большой интерес представляет капуста крас-нокочанная, которая имеет ряд преимуществ над белокочанной капустой. Кочанные капусты в Уз-
