CC BY
81
УДК 581.192.8+581.5 Е.З. Е.З. Усубова, И.С. Виноградова, Т.К. Захарова
СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ СЕЛЕНИТА НАТРИЯ НА РАСТЕНИЯ ФАСОЛИ И ЯРОВОЙ
ПШЕНИЦЫ*
Приведены данные о влиянии селенита натрия концентрации 0,005 % на анатомическую структуру стебля фасоли разных сортов и концентрации 0,005 и 0,004% на длину корней пшеницы разных сортов.
Ключевые слова: фасоль, яровая пшеница, селенит натрия, аккумуляция селена, микроэлементы.
E.Z. Usubova, I.S. Vinogradova, T.K. Zakharova
VARIETAL PECULIARITIES OF NATRIUM SELENITE EFFECT ON HARICOT AND SPRING WHEAT PLANTS
Data about natrium selenite of 0,005 % concentration effect on stalk anatomic structure of haricot of various kinds and 0,005 and 0,004% concentration effect on root length of wheat of various kinds are given.
Key words: haricot, spring wheat, natrium selenite, selenium accumulation, microelements.
До недавнего времени селен и его соединения рассматривались в литературных источниках только в одном аспекте: регистрировались и изучались механизмы его токсичности.
С середины 50-х годов стало появляться все больше работ, где исследователи с немалым удивлением констатировали вероятность развития заболеваний у животных и у человека, в основе которых лежит дефицит поступления селена в организм. Селен необходим человеку в дозе 50 мкг в сутки. Однако прямое внесение селена в продукты питания значительно увеличивает риск токсикозов [1]. Таким образом, появляется необходимость обогащения живых организмов, в том числе растений селеном. В последние годы селеном заинтересовались физиологи, биохимики, медики и растениеводы. Начато изучение действия соединений селена на генетические системы организмов.
В работе Д.Ф. Алиева, Э.А. Лев [2], посвященной вопросам использования селена в иммунологии, отмечается влияние различных доз селена на рост, развитие и изменчивость различных сортов пшеницы.
Исследованиями Н.А. Агаева, С.К. Гусейнова, И.А. Мамедова [3] установлено, что применение селенита натрия путем как корневой, так и внекорневой подкормки на фоне NPK даже на почве, достаточно обеспеченной валовым селеном, оказывает положительное действие на растения.
Для определения эффективности внесения различных концентраций селена под виноградник в течение трех лет (1972-1974 гг.) учеными А.Н. Гульахмедовым, Н.А. Агаевым, М.А. Абдуллаевым [3] были проведены исследования в совхозе „Гянджа" Ханларского района Азербайджанской ССР. На фоне полных минеральных удобрений (NPK) селенит натрия способствовал значительному увеличению урожайности и сахаристости винограда.
Многочисленными исследованиями Х.А. Исмаилова, З.М. Агаева, Т.К. Бекташи [4] установлено повышение устойчивости растений к различным патогенным микроорганизмам под влиянием микроэлементов. По полученным данным было определено, что в зависимости от дозы селен вызывает стимуляцию и ингибирование роста проростков.
Среди совокупности процессов адаптационного синдрома высших растений важная роль принадлежит регуляции водного баланса и антиоксидантного статуса растительных клеток. В.А. Вихревой, В.Н. Хряниным, В.К. Гинс, А.Ф. Блинохватовым [5] найдено, что сильное влияние на эти процессы оказывает микроэлемент селен. В серии модельных экспериментов, где в качестве объекта воздействия селена был использован козлятник восточный (Galega oríentalis), растения которого на ранних этапах онтогенеза отличаются низкой стресс-резистентностью, показано, что обработка его семян растворами селената натрия в большинстве случаев усиливает адаптационный потенциал данной культуры.
В 2003 году В.А. Ревенский, Э.Л. Зонхоева и др. [6] испытавали комплексное селен-цеолитовое удобрение в вегетационном опыте с пшеницей. Полученные результаты показали, что комплексное селен-цеолитовое минеральное удобрение повышало качество зерна пшеницы и обогащало продукцию селеном.
* Работа выполнена при поддержке целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» по проекту РНП. 2.1.1/2584.
Внесение цеолита, обработанного Se, в фазе трубкования повысило урожай надземной массы пшеницы на 8-13% по сравнению с вариантами с внесением цеолита и минеральных удобрений без селена.
В 2005 году Н.А. Голубкина определила способность топинамбура аккумулировать высокие концентрации селена при избытке микроэлемента в окружающей среде [7].
В настоящей работе поставлена цель изучения влияния селена на сортовые особенности зерновых и зернобобовых культур.
Объектами исследования служили фасоль (Phaseolus vulgaris L.) сортов Сакса, Сударушка, Блюхиль-да и пшеница (Triticum aestivum L.) сортов Тулунская 12, Новосибирская 15. Опыт с фасолью проводили в лабораторных условиях при естественном освещении, комнатной температуре в весенний период. Семена отбирали примерно одинакового размера и массы по 10 штук, замачивали в чашках Петри без фильтровальной бумаги. Для высадки в почву использовали контейнеры объемом 7 л, почва универсальная садовая без внесения удобрений. Контрольные семена замачивали на 24 ч в водопроводной воде объемом 40 мл. Высаживали в почву и в течение опыта поливали водой. Опытные семена замачивали на 24 ч в 0,005 % водном растворе селенита натрия объемом 40 мл. Начиная с фазы второго листа, опытные растения опрыскивали 1 раз в 7 дней 0,005 % водным раствором селенита натрия.
Готовили временные препараты и проводили микроскопирование. Для определения степени одревеснения срезы обрабатывали концентрированной соляной кислотой и флюроглюцином. Так как растения фасоли разных сортов росли неодинаковыми темпами, то срезы производили через 4 недели после посадки, сорта Сакса и Блюхильда находились в стадии выхода в бутонизацию, а сорт Сударушка - на стадии третьей пары листьев. Измерения проводили с помощью окуляр-микрометра. Опыт с пшеницей проводили в лабораторных условиях при естественном освещении, комнатной температуре в осенне-зимний период. Для закладки опыта выбирали зерновки примерно одинакового размера в количестве 50 штук, которые помещали в чашки Петри и заливали водными растворами селенита натрия.
Контроль - зерновки пшеницы проращивали в дистиллированной воде без фильтровальной бумаги.
Опыт 1 - зерновки пшеницы замачивали на 24 ч без фильтровальной бумаги в водном растворе селенита натрия в концентрации 0,005 %.
Опыт 2 - зерновки пшеницы замачивали на 24 ч без фильтровальной бумаги в водном растворе селенита натрия в концентрации 0,004 %.
Объем раствора в каждом варианте 15 мл.
Затем зерновки, отмытые от селенита натрия водой, проращивали на дистиллированной воде без фильтровальной бумаги, так как она может поглощать воду из раствора селенита натрия, что меняет его концентрацию.
На 7 сутки проводили измерения длины корней.
Повторность опыта 4-кратная. Полученные средние данные результатов исследования обработаны биометрически [8], показали их достоверность и представлены в таблицах в сравнении с контролем, принятым за 100%.
Анализ анатомических срезов контрольных и опытных растений показал неодинаковую степень одревеснения некоторых тканей (табл. 1).
Таблица 1
Влияние селенита натрия на степень одревеснения стебля фасоли сорта Сакса, мкм
Тип ткани Контроль Опыт
Ширина межпучковой паренхимы 85±2,4 180±4,7
Размеры проводящего пучка в поперечном сечении 430±15,6 680±19,1
Диаметр крупных сосудов 70±3,3 104±5,6
При анализе срезов стебля фасоли сорта Сакса установлено, что в стебле опытных растений содержится больше сосудов ксилемы (рис. 1), они крупные (диаметр 104±5,6 мкм) (1), межпучковая паренхима одревесневает (склеренхима), очень массивна (ширина составляет 180±4,7 мкм) (2), проводящие пучки крупные (размеры 680±19,1 мкм) в сравнении с пучками стебля контрольных растений, где размеры пучка в поперечном сечении 430±15,6 мкм, ширина межпучковой склеренхимы составляет 85±2,4 мкм, диаметр сосудов в среднем 70±3,3 мкм. На рисунке одревесневшие ткани окрашены в фиолетовый цвет, что вызвано обработкой флюрог-люцина и концентрированной соляной кислотой. Толщина срезов составляла менее 1 мм.
Контроль Опыт
Рис. 1. Анатомические срезы стебля фасоли сорта Сакса: 1 - сосуды; 2 - межпучковая паренхима
Кроме того, в стебле опытных растений значительно больше дополнительных проводящих пучков.
У сорта Сударушка на срезах стебля опытных растений в сравнении с контрольными отмечено, что в проводящих пучках содержится больше сосудов, они крупные (1), что способствует лучшему питанию растения (рис. 2).
Контроль Опыт
Рис. 2.. Анатомические срезы стебля фасоли сорта Сударушка: 1 - сосуды; 2 - межпучковая паренхима Также отмечается сильное одревеснение межпучковой паренхимы (2).
При анализе срезов стебля фасоли сорта Блюхильда установлено, что в опытных растениях очень сильно развита водопроводящая ткань (1) в сравнении с контрольными (рис. 3).
Контроль Опыт
Рис. 3. Анатомические срезы стеблей фасоли сорта Блюхильда:
1 - сосуды; 2 - межпучковая паренхима; 3 - надпучковая склеренхима
Также выражена надпучковая склеренхима (3).
Отмечены на срезах и сортовые различия в развитии водопроводящей и механической ткани. Наиболее развитая механическая ткань наблюдается в стебле фасоли сорта Сакса, водопроводящая ткань в стебле фасоли сорта Блюхильда. На наш взгляд, одревеснение тканей придает прочность стеблю, а более развитая проводящая ткань способствует лучшему питанию растения.
Таким образом, на основе проведенных исследований отмечено, что фасоль разных сортов, используемая в опыте, неодинаково реагирует на обработку семян селенитом натрия. Сильнее развито одревеснение тканей в стебле фасоли сорта Сакса, более развита водопроводящая ткань в стебле фасоли сорта Блюхильда.
Если действие селенита натрия в стимулирующих концентрациях приводит к весьма заметным положительным эффектам на фасоли, то на растениях пшеницы стимулирующее действие не так ярко выражено. Мы проводили исследования на зерновках пшеницы сорта Тулунская 12 в широком интервале концентраций 0,001; 0,005; 0,01; 0,05; 0,1; 0,5%.
При низких концентрациях (0,001; 0,005 и 0,01%) энергия прорастания и всхожесть приближаются к контролю (52 и 68 %), селенит натрия в концентрации 0,001% незначительно увеличивает энергию прорастания и всхожесть зерновок пшеницы в сравнении с контролем. При высоких концентрациях (0,05; 0,1; 0,5 %) идет резкое снижение энергии прорастания и всхожести зерновок пшеницы. Сами зерновки окрашиваются в розовый цвет (рис. 4). Данные представлены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние селенита натрия на энергию прорастания и всхожесть зерновок пшеницы, %
Вариант Энергия прорастания Всхожесть
Контроль 52 68
0,001% селенит натрия 56 71
0,005% селенит натрия 51 67
0,01% селенит натрия 22 37
0,05% селенит натрия 12 19
0,1% селенит натрия 9 9
0,5% селенит натрия 0 0
0,5 %
Рис. 4. Варианты опыта
Также проводились исследования по влиянию селена на разные сорта пшеницы: Тулунская 12, Скала, Новосибирская 15. Сортовые различия по влиянию селена представлены в таблице 3.
Таблица 3
Влияние селенита натрия на длину корней проростков пшеницы разных сортов, см
Сорт Контроль Опыт (0,004%) Опыт (0,005%)
Тулунская 12 5,6 ±0,4 см 7,3 ±0,8 см 7,6 ±0,7 см
Новосибирская 15 7,8 ±0,6 см 9,7 ±0,8 см 8,4 ±0,6 см
Скала 9,3 ±0,9 см 9,3 ±0,5 см 8,6 ±0,8 см
Из таблицы видно, что при прорастании зерновок пшеницы сорта Тулунская 12 в водном растворе селенита натрия в концентрации 0,004 % длина корней увеличивается на 29,7 % в сравнении с контролем, а в растворе в концентрации 0,005 % - на 34,8 %. При прорастании зерновок пшеницы сорта Новосибирская 15 происходит увеличение длины корней при прорастании в водном растворе селенита натрия на 8,6-24,8 %. Однако при прорастании зерновок пшеницы сорта Скала в водном растворе селенита натрия в концентрации
0.005.% отмечается замедление роста корней в сравнении с контролем на 7,6 %. Можно предположить, что сортовые особенности пшеницы отражаются на степени аккумулирования селена, что приводит к различным показателям длины корней пшеницы разных сортов при действии селенита натрия.
По результатам исследования очевидно, что семена фасоли и пшеницы поглощают селен из водного раствора селенита натрия, что отражается на анатомической структуре стебля фасоли разных сортов и длине корней пшеницы разных сортов.
В заключение можно сказать, что человек, используя в пищу проростки пшеницы и фасоли, может обогатить себя этим элементом, выполняющим, как известно, роль антиоксиданта.
Литература
1. Аникина Л.В. Селен. Экология. Патология. - Чита: Изд-во ГМА, 2002. - С. 11-54.
2. Алиев Д.Ф., Лев Э.А. Изучение мутагенного действия селена на кукурузу // Вестн. Рос. акад. с.-х. наук.
- 2006. - №1. - С. 49-50.
3. Селен в биологии: мат-лы 2-й науч. конф. / под ред. Г.Г. Гасанова. - Баку, 1976.
4. Исмаилов Х.А., Агаева З.М., Бекташи Т.К. Перспективы применения селена в иммунитете растений // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - №11. - С.38-39.
5. Адаптогенная роль селена в высших растениях / В.Н. Хрянин [и др.] // Вестн. Башкирского ун-та. -2001. - №2 (II). - С. 65-66.
6. Влияние комплексного селен-цеолитового минерального удобрения пролонгирующего действия на урожай и качество зерна яровой пшеницы / В.А. Ревенский [и др.] // Агрохимия. - 2007. - № 7. - С. 41-48.
7. Голубкина Н.А. Некоторые показатели аккумулирования селена топинамбуром Helianthus tuberosus L. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 11. - С. 38-39.
8. Практикум по физиологии растений / под ред. В.Б. Иванова. - М.: Академия, 2001.- 144 с.
---------♦-----------
