CC BY
61
УДК 581.1:628.1/3:633.8:634.2
СРАВНЕНИЕ ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ BRASSICA NAPUS L. НА ПРИМЕНЕНИЕ СТОЧНОЙ ВОДЫ
© Н.В. Давидчук, Н.В. Еремеева
Ключевые слова: семена; прорастание; сточная вода; Brassica napus.
Рассмотрен морфогенез двух сортов рапса Ратник и Луговской в ответ на применение сточной воды. Сорт Ратник обладает большей пластичностью по отношению к химическому составу питательного раствора.
Изучение механизмов адаптации растений к высоким концентрациям техногенных загрязнителей является перспективным и актуальным. Результаты исследований применяются при разработке инновационных технологий повышения уровня устойчивости и фиторе-медиационного потенциала растений-гипераккумулято-ров, а также при разработке мероприятий по улучшению экологической безопасности окружающей среды [1].
Растения Brassica napus L., как и большинство гипераккумуляторов, способны формировать большую надземную массу, в которой накапливаются ионы металлов, и обладают достаточной пластичностью для выживания в различных экологических условиях [2, 3]. Проростки рапса способны аккумулировать тяжелые металлы, при этом активатором поступления тяжелых металлов являются полиамины [4, 5].
Воздействовать на рост растений можно не только тяжелыми металлами, но и другими факторами антропогенного происхождения. Следует отметить, что источником солей тяжелых металлов является сточная вода, которая и была взята для проведения экспериментов. Так, нами ранее показано использование сточной воды в качестве росткорректирующего фактора [6, 7]. Сточная вода в исследованиях на растениях выступает как техногенный модулятор роста и развития, а содержащиеся в ней тяжелые металлы и другие компоненты представлены предельно допустимыми концентрациями.
ЦЕЛЬ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью наших исследований явилось сравнение ответной реакции растений рапса двух сортов на применение сточной воды.
Объектами исследования взяты сорта ярового рапса Ратник и Луговской, обладающие сходными характеристиками по требованию к экологическим условиям, региональному распространению, хозяйственно-полезным признакам.
Для достижения поставленной цели провели бесконтрольный опыт, который включал 3 варианта по 4 повторности в каждом: сточная вода 3 секции очистки (100 %); разведение сточной воды 1:1 (50 %) и 1:2 (33 %) водопроводной водой.
Предпосевная обработка семян включала калибровку (решетка № 2), дезинфекцию (в 1 %-ном растворе КМп04), барботирование (1 ч в 200 мл отстоявшейся водопроводной воды).
Проращивание семян и получение проростков осуществляли рулонным методом в 150 мл водопроводной воды в течение 6 дней. На седьмой день выбирали качественные выровненные проростки по 100 штук из каждой повторности. Делали промеры длины корня и гипокотиля, считали число боковых корней.
Проростки переносили в стаканы для гидропонной культуры, закрепляя в парафиновых крышках. В каждый стакан с 0,5 л исследуемого раствора помещали по 50 проростков. Растворы заменяли новыми 1 раз в неделю. Выращивание проростков методом гидропоники продолжалось 28 дней.
34-дневные проростки срезали скальпелем по корневой шейке. Измеряли массу каждого ростка, длину гипокотиля и эпикотиля, считали семядольные и настоящие листья на каждом проростке. Взвешивали семядольные, настоящие листья, стебли всех проростков. Части проростков сушили в лаборатории при комнатной температуре в течение 4 дней и взвешивали на аналитических весах.
Статистическую обработку результатов провели с помощью программы ВТАТКЛСА 2.6.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В результате исследований нами отмечено, что 6-дневные проростки сорта Ратник имели следующие показатели по длине: корня - 74,7 мм, гипокотиля -27,7 мм, ростка - 102,0 мм. Среднее число боковых корней составило 5,3 шт. Длина корня 6-дневных проростков сорта Луговской - 59,2 мм, гипокотиля - 28,3 мм, ростка - 87,5 мм, число боковых корней - 4,6 шт. По первым трем характеристикам проростков варьирование признака было средним, а по числу боковых корней значительным.
34-дневные растения рапса обоих сортов также различались по морфологическим показателям надземной части: проростки сорта Ратник имели наибольшие показатели во всех вариантах по длине ростка, гипокотиля и эпикотиля и приросту (табл. 1).
1583
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученные экспериментальные данные позволяют обсудить вопрос о морфометрической характеристике двух сортов рапса и выявить наиболее устойчивый сорт по отношению к техногенному модулятору роста.
С увеличением содержания водопроводной воды в растворах уменьшалось не только содержание поллю-тантов, но и веществ, необходимых для жизнедеятельности организма растений. Из анализа полученных данных следует, что сорт Ратник оказался устойчив не только к поллютантам, но и к уменьшению содержания питательных веществ. Во всех вариантах больший процент проростков сорта Ратник сохранил семядольные листья.
Таблица 2
Распределение массы 34-дневных растений рапса сортов Ратник и Луговской, %
Сорт Вариант Семядольные листья Настоящие листья Стебли
сырая воздушно-сухая сырая воздушно-сухая сырая воздушно-сухая
100 28,6±1,6 23,2±1,5 33,4±1,6 41,3±2,4 38,1±0,6 35,5±1,9
Ратник 50 21,6±1,4 16,2±1,4 35,4±1,6 40,4±2,9 43,1 ±0,6 43,4±1,7
33,3 11,0 7,9 42,9 51,3 46,1 40,8
НСР05 16,8 16,4 9,8 12,4 10,1 15,9
100 20,9±1,6 16,0±1,8 41,2±1,1 49,7±0,4 38,0±1,3 34,3±1,6
Луговской 50 11,6*1,8 7,8±1,2 42,3±1,3 47,5±1,0 46,21,4 44,7±1,5
33,3 12,7±1,7 8,8±1,5 40,7±0,8 46,3±0,4 46,б±1,3 45,0±1,5
НСР05 11,0 9,7 4,5 3,9 9,5 11,9
Таблица 3
Масса отдельных органов 34-дневных растений рапса сортов Ратник и Луговской, мг
Сорт Вариант Семядольные листья Настоящие листья Стебли
сырая воздушно-сухая сырая воздушно-сухая сырая воздушно-сухая
100 2,85±0,23 0,18±0,004 4,49±0,20 0,33±0,03 5,13±0,15 0,28±0,02
Ратник 50 2,19±0,15 0,012±0,01 3,59±0,10 0,30±0,03 4,38±0,17 0,32±0,02
33,3 0,78 0,05 3,05 0,29 3,28 0,28
НСР05 3,50 0,12 1,98 0,21 1,59 0,13
100 2,69±0,19 0,14±0,01 5,31±0,17 0,45±0,03 4,90±0,26 0,31 ±0,03
Луговской 50 0,92±0,22 0,06±0,01 3,29±0,25 0,34±0,01 3,88±0,19 0,32±0,02
33,3 0,80±0,13 0,05±0,01 2,53±0,08 0,26±0,01 2,89±0,0б 0,25±0,02
НСР05 2,11 0,10 2,79 0,18 1,96 0,09
Таблица 4
Соотношение числа 34-дневных растений рапса сортов Ратник и Луговской
Сорт Вариант % растений с семядольными листьями % растений с настоящими листьями
2 1 0 4 3 2 1
100 89,1±3,7 5,5±2,1 5,5±2,6 0,5±0,5 13,4±4,6 84,2±3,5 1,9±0,9
Ратник 50 65,9±6,2 14,2±2,2 19,9±7,0 1,5±0,5 29,6±3,7 68,9±3,9 0
33 34,9 13,9 51,2 0 55,8 44,2 0
НСР05 55,1 17,2 34,4 3,9 38,7 34,4 7,3
100 58,0±9,6 20,6±6,5 21,4±5,3 0 45,7±4,0 54,5±3,9 0
Луговской 50 25,3±7,3 21,7±1,3 53,0±6,1 1,5±1,0 30,6±5,5 67,3±5,8 0,5±0,5
33 24,9±4,8 22,7±2,8 52,5±4,8 0 18,6±1,7 81,5±1,7 0
НСР05 43,9 13,5 37,9 2,5 27,9 28,3 1,1
1584
Таблица 1
Прирост побега проростков рапса сортов Ратник и Луговской, мм
Вариант, % Сорт
Ратник Луговской
100 3,1 2,7
50 3,2 2,8
33 2,7 2,0
Аналогичная закономерность отмечена и по накоплению сырой массы ростков. Распределение массы сырой и воздушно-сухой в растениях сортов Ратник и Луговской определялось наличием семядольных листьев и числом настоящих листьев (табл. 2-4).
При анализе абсолютных масс отдельных органов проростков наблюдается следующая картина: масса семядольных листьев во всех вариантах была больше у сорта Ратник, сырая масса настоящих листьев была наибольшей в варианте Луговской 100 %. Сырая масса стеблей во всех вариантах у сорта Ратник была больше, чем в аналогичных вариантах сорта Луговской. Воздушно-сухая масса настоящих листьев у проростков сорта Луговской в вариантах 100 и 50 % была больше, чем в аналогичных вариантах у сорта Ратник.
При попарном сравнении вариантов, по вкладу отдельных органов в накопление массы надземной части, наблюдается следующая картина. Вклад стеблей в вегетативную массу проростка одинаков у сортов Ратник и Луговской. Вклад настоящих листьев в накопление сырой массы зависел от того, сколько процентов проростков сохранили семядольные листья. Так, у сорта Луговской менее 60 % сохранили 2 семядольных листа, и вклад настоящих листьев в накопление массы был больше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Микроэлементы в окружающей среде. Биогеохимия, биотехнология и биоремедиация / под ред. М.Н. Прасада [и др.]. М.: Физмат-лит, 2009. 815 с.
2. Яндьо ВВ. Влияние микроэлементов на урожайность и качество семян ярового рапса в условиях Центрального Черноземья: авто-реф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 2004.
3. Родионов Н.В. Физиологические и молекулярные ответные реакции растений рапса на воздействие солей меди и цинка: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М„ 2008.
4. Шевякова НИ., Ильина E.H., Кузнецов Вл.В. Полиамины повышают фиторемедиационный потенциал растений при очистке почв, загрязненных тяжелыми металлами // Докл. АН. 2008. Т. 423. С. 714-717.
5. Shevyakova N.J., ¡Tina E.N., Stetsenko L.A., Kuznetsov U.V. Nickel Accumulation in Rape Shoots (Brassica napus L.) Increased by Putrescine // Int. J. Phytoremed. 2010. ID: 495147.
6. Даеидчук H.B., Бородина H.H., Демидова В.П. Применение сточной воды для коррекции прорастания семян и морфогенеза проростков растений вида Cerasus vulgaris // Проблемы региональной экологии. 2007.№ 3. С.99-103.
7. Даеидчук Н.В., Еремеева Н.В., Семенова О.В., Тришина Н.К., Васильева Ю.В. Рост гидрофитов и прорастание семян культурных растений в сточной воде И Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2011. Т. 16, Вып. 2. С. 650-653.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Поступила в редакцию 3 октября 20 И г.
Davidchuk N.V., Eremeeva N.V. COMPARISON OF BRASSICA NAPUS L. PLANT RESPONSE TO USE OF WASTE WATER
The morphogenesis of the two varieties of oilseed rape called Ratnik and Lugovskoi in response to the application of wastewater was examined. The variety called Ratnik has more plasticity than Lugovskoi in relation to the chemical composition of the nutrient solution.
Key words: seeds; germination; waste water, Brassica napus.
1585
