CC BY
55
Селен как экзогенный стимулирующий фактор в начальный период роста и развития растений озимой пшеницы
В. Б. Щукин, к.с.-х.н, доцент, А. А. Громов, д.с.-х.н., профессор, Н. В. Щукина, Оренбургский ГАУ
В последние годы селену уделяется все большее внимание вследствие существования об-
ширных регионов с недостатком селена в среде обитания и его уменьшением в результате антропогенных нарушений, вызываемых загрязнением биосферы тяжелыми металлами и серой [3, 4, 5]. При дефиците селена установлено возникновение различных заболеваний как у
животных, так и у человека. В то же время отмечено антиканцерогенное действие селена и его способность противостоять химическому мутагенезу, инициируемому токсическими дозами тяжелых металлов, а также влияние селена на обмен иода [1, 2].
Несмотря на то, что необходимость селена для высших растений в настоящее время не доказана, исключить биологическую необходимость селена нельзя, так как известна способность растительных организмов усваивать, помимо почвенного селена, селен из воздушного пула, например, в виде диметилселена, который активно поглощается листьями. Установлено, что селен участвует в реакциях образования хлорофилла, синтезе трикарбоновых кислот, а также в метаболизме высокомолекулярных жирных кислот. Он присутствует в ряде окислительно-восстановительных ферментов, вместе с железом и молибденом, или один, в качестве кофактора [6, 7, 8].
Материалы и методы. Исследования проводились на кафедре ботаники и физиологии растений Оренбургского государственного аграрного университета. Семена озимой пшеницы замачивали в растворах селенистокислого натрия ^а2Бе03) в течение 6 часов. Расчет концентрации проводился на элемент. Опыты закладывались в растильнях, в 4-х кратной повторности. Изучали 10 различных концентраций, каждая из которых отличалась от предыдущей и последующей в 2 раза. Растворы готовили путем разбавления. В качестве объекта исследований использовалась озимая пшеница Оренбургская 14, селекции Оренбургского ГАУ.
Целью работы являлось изучение возможности использования селена в начальный период роста и развития озимой пшеницы как экзогенного стимулирующего фактора.
В ходе исследований изучалось влияние селена на ростовые процессы и физиологические показатели проростков озимой пшеницы, возможность повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Данный материал включает изучение влияния селена на энергию прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы, морфологические показатели проростков и согласованность процессов роста и развития растений.
Результаты. Влияние селена на энергию прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы зависило от концентрации раствора. Значительное снижение энергии прорастания семян отмечалось при обработке их растворами с концентрацией 0,0125 и 0,025%.
Проведенный дисперсионный анализ (Доспехов Б. А., 1985) полученных данных показал, что только при этих двух концентрациях снижение энергии прорастания, относительно кон-
троля, было статистически достоверно и составило 5,5 и 23,5 % соответственно. Значения этого показателя при остальных концентрациях не существенно отличалась от контрольного варианта, но отмечалась тенденция увеличения показателя при наименьших рассмотренных концентрациях. Начиная с концентрации раствора 0,0000976 %, величина энергии прорастания семян озимой пшеницы при уменьшении концентрации превышала на всех изученных вариантах контрольный вариант. Вместе с тем, это превышение было несущественным.
Снижение всхожести семян отмечено при концентрациях раствора селена в 0,0125 и 0,025%, но, в отличие от энергии прорастания, достоверным это снижение было только при 0,025%. То есть негативное влияние селена, проявившееся в первые три дня, несколько снижалось.
По результатам дисперсионного анализа определено корреляционное отношение, характеризующее тесноту связи результативного признака с факториальным, и индекс детерминации, показывающий долю его варьирования под воздействием изучаемых факторов (Доспехов Б. А., 1985). Наибольшее влияние в опыте селен оказывал в первые дни прорастания семян, что видно по энергии прорастания. Наибольшая теснота связи с концентрациями селена отмечена именно для энергии прорастания ( = 0,913), и по этому же показателю
отмечена наибольшая доля его варьирования под действием селена ( 2 = 0,834). В процессе прорастания семян теснота связи селена снижается, что проявляется в уменьшении величины корреляционного отношения и индекса детерминации для всхожести семян (составляет, соответственно, 0,834 и 0,625).
Влияние селена на морфологические показатели зависело от концентрации раствора (табл. 1).
Практически, на всех вариантах отмечено некоторое стимулирующее влияние селена, но статистически, достоверное увеличение длины ростка относительно контроля отмечалось при концентрациях раствора от 0,003125 до 0,0125%. Увеличение концентрации раствора до 0,025% вызывало снижение стимулирующего эффекта селена.
Селен влиял на варьирование длины ростка, что приводило к снижению коэффициента вариации. Наибольшая выравненность выборки по длине ростков отмечена при концентрации раствора в 0,00625%. Вероятно, это происходило вследствие того, что стимулирующий эффект селена снижал проявление разнокаче-ственности семян. Повышение концентрации до 0,025% вызывало резкое увеличение коэффициента вариации показателя, что видимо,
связано с различным угнетающим действием высоких концентраций селена на семена с неодинаковыми физиологическими свойствами. При концентрации 0,0000244 % влияние селена на варьирование длины ростка практически не проявлялось, приближаясь к значениям контрольного варианта.
По длине зародышевых корней все рассмотренные варианты превосходили контрольный, но изменения были статистически недостоверны < F05). Наибольшая длина корней была отмечена при концентрации раствора в 0,003125%. Как и по росткам, селен снижал варьирование длины корней в выборке, по сравнению с контролем. При этом прослеживалась тенденция снижения коэффициента вариации при снижении концентрации раствора.
По количеству зародышевых корней устойчивое, статистически достоверное превышение над контролем отмечалось с 0,003125% до верхнего изучаемого предела концентраций. Наибольшее влияние здесь было при 0,025%, но при этом повышался коэффициент вариации, а между остальными вариантами этого интервала концентраций различия были недостоверны.
Исследования показали, что в наибольшей степени различные концентрации селена влияли на количество зародышевых корешков. По этому показателю получены наибольшие величины корреляционного отношения и коэффициента детерминации (соответственно, 0,827 и 0,684). В наименьшей степени это влияние проявлялось на изменении длины корешков.
Таким образом, селен влияет на изменение морфологических признаков растений озимой пшеницы в начальный период их роста и развития, причем отмечается его стимулирующее действие.
Исследования выявили некоторые тенденции влияния селена на ростовые процессы растений озимой пшеницы.
При концентрациях растворов в 0,025 и 0,0125% отмечена, относительно контроля, тенденция к увеличению диапазона варьирования длины ростка, за счет, хотя и не очень значительного, снижения минимальной длины ростка и увеличения максимальных ее значений. При дальнейшем снижении концентраций тенденция, за исключением последнего варианта, противоположна — диапазон значений показателя несколько уменьшается. Здесь отмечено увеличение минимального значения длины ростка и уменьшение максимального.
Влияние различных концентраций селена на длину корня было аналогичным его влиянию на длину ростков. Вместе с тем, по максимальной длине корней не было такой же четкой тенденции как по росткам.
Анализ сгруппированного распределения частот (по 6 группам) показал, что при концентрациях растворов от 0,025 до 0,003125% проявлялось, относительно контрольного варианта, стимулирующее действие селена на рост ростков. На этих вариантах наибольшая частота признака отмечена в 4-й группе, в то время как на остальных вариантах - в 3-й группе. Ана-
1. Морфологические показатели проростков озимой пшеницы
Концентрация раствора селена, % Морфологические показатели проростков
Длина ростков, см Длина зародышевых корней, см Количество зародышевых корней, шт
Статистические показатели
х±(.Зх, см У,% 8Х,% х±18„ см У,% Йх, % \itSx, см V, % Б» %
Контроль 10,3*0,4 37,5 2,0 12,6±0,7 37,3 2,6 4,2±0,1 18,8 1,3
0,025 10,4±0,5 42,4 2,3 15,4±0,6 30,2 2,1 4,6±0,1 20,6 1,5
0,0125 12,3±0,4 29,4 1,6 15,1±0,6 30,3 2,1 4,4±0,1 19,2 1,4
0,00625 11,9±0,3 26,4 1,4 14,2±0,6 31,4 2,2 4,5±0,Г 16,4 1,2
0,003125 12,1 ±0,4 30,6 1,6 15,7±0,6 28,0 2,0 4,4+0,1 17,4 1,2
0,0015625 10,8±0,3 30,7 1,6 13,5±0,6 33,9 2,4 4,2±0,1 20,2 1,4
0,0007812 11,2±0,4 31,2 1,6 13,7±0,6 30,6 2,2 4,4±0,1 16,3 1,2
0,0003906 12,1±0,4 30,0 1,5 14,4±0.5 23,9 1,7 4,2±0,1 19,5 1,4
0,0001953 10,9±0,4 32,0 1,6 14,1±0,6 28,9 2,0 4,0±0,1 19,8 1,4
0,0000976 10,5±0,4 33,2 1,7 13,8±0,6 32,1 2,3 4,1±0,1 20,4 1,4
0,0000488 10,6±0,3 30,1 1,6 14,3±0,5 27,2 1,9 4,1±0,1 20,2 1,4
0.0000244 10,9±0,4 37,4 1,9 12,9±0,5 29,1 2,1 3,9±0,1 21,0 1,5
НСР05 1,1 Рф < Р05 0,2
^ % 3,48 - 1,89
п 0,731 0,599 0,827
п2 0,535 0,359 0.684
логичное действие селена при этих концентрациях, а также концентрации в 0,025%, проявилось и на длину корней. Совпадение распределения частот показателей по группам может говорить о адекватном влиянии селена на рост органов растения озимой пшеницы.
Четкой зависимости от концентрации селена, за исключением 0,025%, в изменении соотношения длины ростков к длине зародышевых корней не выявлено. Это, позволяет говорить, что при данных концентрациях нет отрицательного влияния селена на сбалансированность ростовых процессов.
Значительное снижение соотношения длины ростка к длине зародышевых корней (на 18,3%, относительно контроля) отмечено лишь при концентрации 0,025%. При данной концентрации отмечено стимулирующее действие селена на рост корней и его отсутствие на рост ростков. Это проявляется и в том, что наибольшие частоты этих показателей отмечены в разных группах.
В целом наибольший положительный эффект, по совокупному влиянию на энергию прорастания, всхожесть и морфологические показатели, а также согласованность процессов роста и развития растений озимой пшени-
цы проявился при концентрациях растворов селена от 0,003125 до 0,0125%. Полученные результаты позволяют говорить о возможности использования селена в начальный период роста и развития озимой пшеницы в качестве стимулирующего экзогенного фактора.
Литература
1 Авцин, А. П. Микроэлементозы человека / А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. — М.: Медицина, 1993. — 496 с.
2 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта. — М.: Агропромиз-дат, 1985. — 351 с.
3 Ермаков, В. В., Ковальский, В. В. Биологическое значение селена. — М.: Наука, 1974. — 298 с.
4 Кабата-Пендиас, А., Пендиас, X. Микроэлементы в почвах и растениях. - М., 1989.- 439 с.
5 Конова, Н. И. К вопросу о биогеохимии селена в различных геохимических условиях // Микроэлементы. — Рига, Зинатне, 1993. - Вып. 33. - С. 43-48.
6 Торшин, С. П. Селен в депонирующих средах Нечерноземной зоны Европейской части России и агрохимический метод коррекции дефицита селена / Т. М. Удельнова, Н. И. Конова, И. Ю. Забродина, Т. Е. Машкова, Б. А. Ягодин // Экология. — 1996. - № 4. - С. 253-258.
7 Торшин, С. П., Удельнова, Т. М., Ягодин, Б. А. Биогеохимия и агрохимия селена и методы устранения селенодефицита в пищевых продуктах и кормах // Агрохимия. — 1996. — № 8—9. — С. 127-144.
8 Торшин, С. П. Влияние селена и кобальта на элементный состав, прорастание семян и формирование проростков растений салата / Б. А. Ягодин, Г. Д. Клинский, Е. А. Гончарук,
Е. А. Калашникова, Т. М. Удельнова // Агрохимия. — 1977. — № 1. - С. 36-42.
9 Флоринский, М. А., Седова, Е. В. Селен в окружающей среде // Агрохимия. - 1992. - № 5. - С. 122-129.
