CC BY
14УДК 581.6:635.65(574)
Н.А. Козьмина
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ НА СЕМЕНА ГОРОХА
Большинство препаратов, применяемых в растениеводстве, для повышения продуктивности растений получают путем химического синтеза, что оказывает негативное влияние на окружающую среду. Использование растений в качестве возобновляемого сырья для производства регуляторов роста и развития растений, применяя экологически безопасные и безотходные технологии весьма актуально. В этой связи нами разработана нанотехнология получения фиторегуляторов из растительного сырья и определено их влияние на растения.
Ключевые слова: регуляторы роста и развития растений, бадан широколиственный, механоактивация.
Современные искусственные регуляторы роста, применяемые для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, нельзя назвать экологически чистыми. Высокая себестоимость и химическая опасность и ограничивают их широкое применение.
Использование фиторегуляторов роста и развития растений, которые были получены путем биологических и нанотехнологий из растительного сырья, связывают с перспективами повышения урожайности. Полученные из природного сырья стимуляторы, не только увеличивают урожай и сокращают сроки созревания, они также повышают устойчивость к болезням, засухе, заморозкам, улучшают питательную ценность.
В связи с эти нами предложена следующая технологическая схема приготовления регуляторов роста и развития:
1)приготовление нанопорошков из растений, методом механохимической активации;
2)получение спиртовых экстрактов из нанопорошков.
Механохимическая активация - высокоэнергетический процесс измельчения и наноструктурирова-ния исходных порошков в вибрационных измельчителях. Механоактивация позволяет уменьшить размеры частиц в среднем от 60 до 0,25 мкм с наличием значительной доли частиц с размерами до 50 нм. Данные методы повышения биологической активности фитостимуляторов основаны на твердофазном превращении этих веществ в растворимые формы. [1]
Продукты механохимической обработки, в результате которой выход ряда активных веществ растительного сырья увеличиваются в 1,5-2 раза, могут быть использованы для выделения биологически активных веществ. Однако наиболее экономически эффективными оказываются варианты, в которых возможно непосредственное использование продукта механохимического превращения в качестве готовой формы препарата - регулятора роста и развития растений.
Важнейшими преимуществами механохимического подхода являются исключение из технологии значительного количества органических растворителей, уменьшение материальных и трудовых затрат на производство. Дополнительно появляется возможность использовать в качестве источника биологически активных веществ невостребованные ресурсы - отходы аграрного производства и лесной промышленности, сырья с низким содержанием активных веществ. Как видим, применение твердофазной механохимической переработки растительного сырья может сделать регуляторы роста и развития растений доступными для массового использования. [2]
Растительное сырье является основным источником биологически активных веществ и антиокси-дантов, активно используемых в производстве фармакологических препаратов и биодобавок. Кинетические параметры его химической переработки зависят от морфологического и надмолекулярного строения растений. Растительное сырье имеет многокомпонентный химический состав и сложную морфологическую структуру. Большая часть БАВ в растениях находится в оболочках в виде биополимерных комплексов, которые по существующим технологиям не переводятся в биодоступную форму. [3]
© Козьмина Н.А., 2018.
Научный руководитель: Воробьев Александр Львович - доктор биологических наук, кандидат ветеринарных наук, Восточно-Казахстанский государственный университет имени С.Аманжолова, Казахстан.
Для максимального извлечения БАВ при экстракции из сырья необходимо не только произвести разрушение оболочки клетки, но и освободить значительную их часть из внутриклеточных биополимерных структур. В ряде работ показано, что измельчение растительного сырья до микронных размеров позволяет интенсифицировать процесс экстракции с увеличением выхода биологически активных веществ. [4,5]
При этом регуляторы роста природного происхождения являются экологически чистыми препаратами, гектарные дозы которых измеряются граммами и миллиграммами. [6]
Для изучения влияния полученных препаратов на рост и развитие растений проводились опыты с семенами гороха. В качестве фиторегулятора использовали спиртовый экстракт нанопорошка листьев и корней бадана широколиственного, в различных концентрациях - от 0,0001 до 0,00000001%.
Бадан толстолистный - это многолетнее травянистое растение. Произрастает преимущественно на влажных склонах, в лесах, встречается по долинам рек. Растение обладает большой фитонцидной активностью. Листья и корневища бадана содержат много полезных веществ. Целебные свойства растения обусловлены его богатым химическим составом. Так корневища бадана содержат:
•дубильные вещества (до 25-27 %), арбутин, (+)-катехин, (+)-катехингаллат, изокумарин бергенин
(5 %),
•фенольные кислоты и их производные (кислоту галловую (0,22 %), 3,6-дигаллоилглюкозу). •крахмал.
В листьях бадана содержатся: •дубильные вещества (до 30 %),
•свободные полифенолы - кислота галловая (до 22 %), гидрохинон, арбутин (до 12 %), •флавоноиды - кверцетин, кемпферол, кислота аскорбиновая. [7] Опыт 1. Изучение действия фиторегулятора на всхожесть семян.
Согласно схеме опыта для каждого разведения фиторегулятора, использовали по 50 семян гороха, которые сутки выдерживали в указанных разведениях регулятора, слегка подсушивали и высаживали в грунт. Контролем служили 50 семян гороха, замоченных в дистиллированной воде. Влияния фиторегулятора из бадана широколиственного на всхожесть семян гороха в зависимости от его концентрации представлены в табл. 1 и на рис. 1.
Таблица 1
Влияния различных концентраций регулятора из бадана широколистного на посевную всхожесть семян гороха_
№ п/п Концентрация фиторегулятора, % Время появления всходов, сутки
1 2 3 4 5 6 7 8 Итого всходов
1 0,0001 - 10 14 9 7 9 - - 48
2 0,00001 - 7 9 11 8 5 3 - 43
3 0,000001 - 5 8 7 16 3 2 - 41
4 0,0000001 - 8 6 9 5 5 5 - 38
5 0,00000001 - 3 7 6 8 6 - - 30
6 Контроль - 5 9 10 5 7 6 4 46
Из данных табл. 1 и рис. 1 видно, что обработка семян 0,0001% раствором регулятора наибольшее количество первых ростков (10) появилось на 2 сутки после посадки, а весь период появления всходов занял 5 суток. Число проросших семян равно 48. Данная концентрация является самой эффективной для повышения всхожести семян гороха в этом опыте.
В контроле период появления проростков растянулся до 7 дней, а количество всходов наблюдали в 46 случаях. Процент всхожести семян после обработки экстрактом 0,0001% концентрации равен 96 %, в контроле - 92 %.
60 40 20 0
количество всходов
I количество всходов
Рис. 1. Влияние регулятора из бадана широколиственного на всхожесть семян гороха.
Опыт 2. Изучение влияния фиторегулятора на динамику развития растений. Результаты действия различных концентраций фиторегулятора на динамику роста гороха показаны в таб. 2 и на рис. 2.
Таблица 2
Влияния различных концентраций фиторегулятора из бадана широколиственного на динамику роста гороха
№ п/п Концентрация фиторегулятора, % Высота растения, см Количество листьев на растении, шт Длина листьев, см Длина корней, см
1 0,0001 17,1 15 1 7,7
2 0,00001 19,6 12 1,4 7,1
3 0,000001 15 10 1 7
4 0,0000001 18 10 1,5 7
5 0,00000001 8 3 0,5 3
6 контроль 17 16 1,4 8
Как свидетельствуют данные табл. 2 и рис. 2, обработка семян фиторегулятором из бадана широколиственного оказала позитивное влияние на динамику роста гороха. При обработке семян 0,00001% раствором фиторегулятора растение обладало наибольшим ростом в высоту - 19,6 см, длина листьев 1,4 см и корней 7,1 см. В контроле средние показатели были равны: высота растений - 17 см, длина листьев - 1,4 см, длина корней - 8 см.
20 15 10 5
Высота Количество Длина Длина
растения, см листьев на листьев, см корней, см растении, шт
10,0001 0,0000001
0,00001 0,00000001
10,000001 I контроль
0
Рис. 2. Влияние фиторегулятора из бадана широколиственного на рост и развитие гороха
Опыт 3. Изучение влияния фиторегулятора на прирост биомассы растений проводили через 30 дней после высадки семян в грунт. Для этого растения выкапывали из грунта, промывали водой, определяли их массу путем взвешивания и вычисляли среднюю массу одного растения. Результаты опыта представлены в табл. 3 и на рис. 3.
Таблица 3
Прирост биомассы ростков гороха под действием фиторегулятора_
№ п/п Концентрация фиторегулятора, % Средняя масса 1 растения, г
1 0,0001 0,8
2 0,00001 2,8
3 0,000001 0,8
4 0,0000001 1, 0
5 0,00000001 0,3
6 контроль 0,3
Как свидетельствуют данные табл. 3 и рис. 3, обработка семян фиторегулятором оказала положительное влияние на прирост биомассы растений. Наиболее эффективной оказалась 0,00001% концентрация предлагаемого препарата - средняя масса одного растения составила 2,8 г.
В контроле средняя масса растения была равна 0,3 г, т.е. в 2,5 раза меньше.
3 2 1 0
0,0001
0,00001
0,000001
0,0000001
0,00000001
контроль
Средняя масса 1 растения, г
Рис. 3. Влияние фиторегулятора из бадана широколиственного на прирост биомассы растений гороха
Таким образом, в ходе исследований установили, что разработанные нами регуляторы роста и развития оказывают следующие действия на растения:
1 - увеличивают количество проросших семян и уменьшают период появления всходов;
2 - стимулируют рост вегетативных органов;
3 - оказывают положительное влияние на увеличение биомассы растений.
Следовательно, предложенная технология получения экологически безопасных и эффективных регуляторов роста и развития растений позволит увеличить всхожесть семян на 6-7 %, уменьшить период появления проростков на 2 дня и увеличить биомассу растений в 2,5 раза.
Библиографический список
1. Авакумов Е.Г. Механохимические методы активации химических процессов.- Новосибирск, 1980. - 297 с.
2. Рожанская О.А., Юдина Н.В. и др. Влияние продуктов механохимической активации торфа и древесного сырья на морфогенез растений in vitro и in vivo/^Химия растительного сырья.- 2003.- №3.- С. 29-34
3. Ломовский О.И. Механохимия в решении экологических задач./ О.И. Ломовский, В.В. Болдырев - Новосибирск, 2006. - 221 с.
4. Рязанова Т. В., Чупрова Н. А., Ким Н. Ю. Химия растительного сырья.- 2000. - № 1. - С. 95-100.
5. Ушанова В.М., Ушанов С.В., Репях С.М. Влияние степени измельчения сырья на процесс экстракции //Изв. вузов Лесной журнал. - 1998. - № 1. - С. 101-105.
6. Коф Э.М., Борисова Т.А., Аскоченская H.A. Регуляторы роста природного типа и отдельные фазы онтогенеза // Итоги науки и техники.- 1998. - 150 с.
7. П.А. Кьосев. Русский травник. Описание и применение лекарственных растений. - М.: Эксмо, 2014. -
896 с.
КОЗЬМИНА НИНА АЛЕКСЕЕВНА - магистрант, Восточно-Казахстанский государственный университет имени Сарсена Аманжолова, Казахстан.
