CC BY
218. Al-Tabbal, J. Mitigation of salinity stress effects on kochia (Bassia scoparia L.) biomass productivity using biochar application / J. Al-Tabbal [and etc.] //International Journal of Phytoremediation. - 2023. - Т. 25. - №. 11. - С. 1463-1473.
19. Мухамбетов, Б. Научные основы подбора кормовых культур и технологии их возделывания на засоленных землях Прикаспийской низменности / Б. Мухамбетов //автореф.... доктора с/х наук:-Алматы. - 2010.
20. Dornbusch, M. J. Evaluation of soil treatment techniques on remediated brine spill sites in semi-arid rangelands / M. J. Dornbusch [and etc.] // Journal of environmental management. - 2020. - Т. 260. - С. 110100.
УДК 633.358:631.52 DOI 10.24412/cl-37231-2024-1-276-280
УДК: 57.044; 577.114; 581.14; 581.19
Овчинников И.А., научный сотрудник igor-1606@mail.ru
Калацкая Ж.Н., кандидат биологических наук, доцент
ГНУ «Институт экспериментальной ботаники имени В.Ф. Купревича Национальной академии наук Беларуси» Николайчук В.В.
ГНУ «Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси» г. Минск, Республика Беларусь
ВЛИЯНИЕ КОНЪЮГАТОВ ХИТОЗАНА С ОКСИКОРИЧНЫМИ КИСЛОТАМИ НА СОДЕРЖАНИЕ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В РАСТЕНИЯХ ОГУРЦА ПРИ СОЛЕВОМ СТРЕССЕ
Аннотация. Приводятся данные о изменении уровня накопления фотосинтетических пигментов, а также изменение морфометрических параметров растений огурца в оптимальных и стрессовых условиях выращивания про применении новых конъюгированых соединений на основе хитозана и оксикоричных кислот.
Ключевые слова: огурец, хитозан, кофейная кислота, феруловая кислота, конъюгаты, солевой стресс, фотосинтетические пигменты (ФСП).
Введение. В современном мире вопросы роста и развития растений в условиях дефицита воды приобретают первостепенное значение. С экологической точки зрения торможение роста, приводящее к формированию более мелких листьев, способствует выживанию растений. Однако уменьшение площади листьев отрицательно сказывается на фотосинтезе и урожайности растений. В связи с этим весьма актуальным остается изучение способов повышения активности фотосинтеза и продуктивности растений в стрессовых условиях. Цель данной работы - оценка влияния конъюгатов оксикоричных кислот с хитозаном на рост и развитие растений огурца и содержание фотосинтетических пигментов при выращивании в условиях солевого стресса.
Материалы и методы. Объектом исследования служили растения огурца (Cucumis sativus L.) сорт Малышок. Обработку конъюгатами на основе хитозана
и оксикоричных кислот проводили посредством обработки семян, а также опрыскивания на стадии одного настоящего листа. Контролем служили необработанные семена. Растения выращивали в контейнерах (объем 0,5 литра) на торфогрунте с добавлением минеральных удобрений (Ы 0,16; Р 0,15; К 0,15 г/л). На стадии второго настоящего листа, создавали стрессовые условия прикорневым поливом раствором хлорида натрия в концентрации 100мМ. Растения, не подвергавшиеся стрессовому воздействию, поливали водопроводной водой. Длительность эксперимента 8 недель (14-15 настоящих листьев) до стадии образование плодов. Определение содержания фотосинтетических пигментов проводили по методу [1]. Статистическую обработку результатов осуществляли с применением общепринятых методик [2]. На диаграммах и таблицах приведены средние значения показателей с указанием стандартной ошибки средней, надстрочные символы обозначают достоверность различий средних значений по критерию Стьюдента при р < 0,05: а - различия достоверны относительно оптимального контроля, Ь - различия достоверны относительно стрессового контроля.
Результаты и их обсуждения. На стадии появления боковых побегов (31 день с момента всходов) применение конъюгата с кофейной кислотой (Х30-КФК) способствовало приросту длины надземной части растения в оптимальных условиях на 10% относительно оптимального контроля. Масса надземной части растения также увеличилась при применении Х30-КФК на 22% в оптимальных условиях и на 23% в стрессовых условиях выращивания. При применении конъюгата феруловой кислоты (Х30-ФРК) значения длины и массы надземной части растения оставалось на уровне контроля. Наблюдалось увеличение количества листьев, при применении Х30-ФРК на 17% в оптимальных условиях относительно контроля; при применении Х30-КФК количество листьев увеличилось на 28% в оптимальных условиях и 12% в стрессовых условиях. Использование Х30-ФРК в оптимальных условиях хоть и привело к увеличению количества листьев, однако их масса была сходной с массой листьев как оптимального, так и стрессового контроля соответственно. Использовании Х30-КФК, способствовало увеличению массы листьев в оптимальных условиях на 20% относительно оптимального контроля, а в стрессовых условиях значение данного показателя оставалось на уровне стрессового контроля (Таблица 1).
На стадии развития плодов (50-е сутки с момента всходов) обработки конъ-югатами способствовали росту массы надземной части растений, обработка Х30-ФРК привела к увеличению данного показателя на 31% в оптимальных условиях относительно контроля, а в стрессовых на 27% относительно стрессового контроля. При применении Х30-КФК статистически значимых отличий не обнаружено. Количество листьев при обработке конъюгатами увеличилось, на 14% в оптимальных условиях во всех вариантах относительно контроля, и на 19% при обработке Х30-КФК в стрессовых условиях относительно стрессового контроля, что соответствовало показателю оптимального контроля. Масса листьев растений, обработанных конъюгатами хитозан с оксикоричными кислотами увеличилась как в оптимальных, так и в стрессовых условиях. Применение Х30-ФРК привело к увеличению данного показателя на 32% в оптимальных условиях относительно контроля, а в условиях стрессового воздействия на 27% относительно стрессового
контроля. Использование Х30-КФК способствовало приросту массы листьев на 24% по сравнению с контролем в оптимальных условиях, а при действии стресса статистически значимых отличий не наблюдали (Таблица 1).
Таблица 1 - Морфометрические показатели растений огурца
Длина надземной части, см Масса надземной части, г Кол-во листьев, шт Масса листьев, г
Оптимальные условия Стрес совые условия Опти-маль-ные условия Стрес совые условия Опти-маль-ные условия Стрес совые условия Опти-маль-ные условия Стрес совые условия
Стадия появления боковых побегов Контроль 18,11 ±0,42 11,70 ±0,91а 18,05 ±0,48 10,86 ±0,60а 5,14± 0,14 4,86± 0,14 13,09 ±0,74 7,55± 0,34а
Х30-ФРК 19,17 ±0,50ь 11,71 ±0,72а 18,49 ±1,01ь 12,48 ±0,90а 6,00± 0,22аЬ 5,29± 0,18 13,10 ±0,65Ь 8,94± 0,62а
Х30-КФК 19,87± 0,60аЬ 13,79± 0,37а 21,93± 0,66аЬ 13,34± 0,71аЬ 6,57± 0,20аЬ 5,43± 0,20Ь 15,75± 0,46аЬ 8,78± 0,64а
Стадия развития плода Контроль 77,74 ±1,60 45,98 ±4,35а 41,59 ±1,05 25,08 ±1,66а 13,75 ±0,37 11,38 ±0,63а 23,37 ±0,50 15,02 ±1,04а
Х30-ФРК 80,45 ±5,11ь 57,50 ±4,58а 54,40± 1,71аЬ 31,94± 2,37аЬ 15,63± 0,78аЬ 13,50 ±0,78 30,94± 1,36аЬ 19,08± 1,44аЬ
Х30-КФК 79,45 ±3,81ь 53,76 ±1,91а 49,22 ±4,41Ь 28,84 ±0,89а 15,63± 0,33аЬ 13,50 ±0,50Ь 29,07± 2,25аЬ 17,34 ±0,51а
По содержанию фотосинтетических пигментов (ФСП) можно охарактеризовать степень сформированности фотосинтетического аппарата и степень адаптации растений к действию стрессового фактора.
На стадии появления боковых побегов не было достоверных различий по содержанию ФСП в оптимальных условиях во всех исследуемых вариантах. В условиях воздействия натрий хлоридного засоления отмечалось снижение содержания ФСП на 10% относительно контроля, при обработке конъюгатами содержание ФСП оставалось на уровне оптимального контроля (рисунок 1А). На стадии развития плодов содержание ФСП в оптимальных условиях увеличилось на 50% и 41% относительно оптимального контроля при обработке Х30-ФРК и Х30-КФК соответственно. В условиях солевого стресса обработки конъюгатами способствовали росту содержания ФСП в среднем на 10% относительно стрессового контроля (рисунок 1Б).
А
л
о %
п
5 -е
6 5
К ¡*Т Я ^
s и
L-
Ь
a w
о i о <с
30 25 20 15 10 5 0
8*
оптимальные условия стресс
Б
ы с
сас
ал и -е
ор м
к * * &
е и н
р
е ч о
о
40 30 20 10 0
a ab ab
a ш 1 Ш
П
оптимальные условия
стресс
Рисунок 1 - Содержание фотосинтетических пигментов в растениях огурца (А - на стадии появления боковых побегов, Б - на стадии развития плода)
Известно, что в условиях солевого стресса содержание хлорофилла снижается у растений, восприимчивых к соли, таких как Solanum tuberosum [3], Pisum sativum [4], Malus halliana и Malus robusta [5] и Cucumis sativus [6].
Исследуемые соединения в условиях воздействия натрий хлоридного засоления стимулировали роста растений огурца и способствовали накоплению ФСП как в оптимальных, так и стрессовых условиях на стадии образования плодов.
В ряде научных исследований выявлено положительное действие хитозана и оксикоричных кислот на ростовые процессы и активность фотосинтеза. Так в работе [7] показано, что обработка хитозаном способствовала стимуляции роста растений томатов, а также увеличение количество ФСП в условиях натрий хлоридного засоления. В другом исследовании [8] обработка хитозаном способствовала повышению скорости фотосинтеза и увеличению содержания ФСП при действии озона на растения риса. Кофейная кислота увеличила чистую продуктивность фотосинтеза растений картофеля [9] и способствовала увеличению содержания ФСП при действии гипертермии [10].
Заключение. Конъюгаты на основе хитозана с оксикоричными кислотами оказывают ростстимулирующий эффект на развитие растений огурца как в оптимальных, так и в стрессовых условиях развития, способствуют накоплению фотосинтетических пигментов в условиях солевого стресса. Полученные результаты являются одним их этапов научного обоснования создания новых высокоэффективных регуляторов роста растений на основе конъюгатов хитозана с ок-сикоричными кислотами.
Список литературы
1. Hartmut, K.L. Determination of total and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents / K.L. Hartmut, R.W. Alan // Biochemical society transactions - 1983. - V. 11. - P. 591-592.
2. Grantz, S.A. Primer of Biostatistics / еd. S. Grantz. - 7th ed. - New York: McGraw-Hill, 2011. - 320 p.
3. Abdullah, Z. Effect of pre and post kinetin treatment on salt tolerance of different potato cultivars growing on saline soil / Z. Abdullah, R. Ahmed // Journal of Agronomy and Crop Science. - 1990. - Vol. 165. - P. 94-102.
4. Hamada, A.M. Effect of NaCl salinity on growth, pigment and mineral element contents, and gas exchange of broad bean and pea plants / A.M. Hamada, A.E. El-Enan // Biologia Plantarum. - 1994. - Vol. 36. - P. 75-81.
5. Zhu, Y.-F. Tolerance of two apple rootstocks to short-term salt stress: focus on chlorophyll degradation, photosynthesis, hormone and leaf ultrastructures / Y.-F. Zhu [et al.] // Acta Physiologiae Plantarum. - 2019. - Vol. 41, No. 6. - P. 1-14.
6. Прищепчик, Ю.В. Влияние прайминга семян огурца 5-аминолевулино-вой кислотой на энергию прорастания и развитие растений в условиях солевого стресса / Ю.В. Прищепчик // Вести Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. - 2016. - № 4. - С. 85-88.
7. Attia, M.S. Impact of Foliar Application of Chitosan Dissolved in Different Organic Acids on Isozymes, Protein Patterns and Physio-Biochemical Characteristics of Tomato Grown under Salinity Stress / M.S. Attia [et al.] // Plants (Basel). - 2021. -Vol. 10. - P. 388-411.
8. Rutairat, P. Effect of chitosan on physiology, photosynthesis and biomass of rice (Oryza sativa L.) under elevated ozone / P. Rutairat, C.D. Theerakarunwong // Australian Journal of Crop Science. - 2017. - № 11. - P. 624-630.
9. Макеева, И.Ю. Специфика действия кофейной кислоты на фотосинтетическую активность и ростовые реакции Solanum tuberosum / И.Ю. Макеева, И.А. Бычков // Материалы Международного молодежного научного форума «Л0М0Н0С0В-2015» / Отв. ред. А.И. Андреев, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов. [Электронный ресурс] - Москва: МАКС Пресс, 2015. - 1 электрон. опт. диск (DVD-ROM); 12 см.
10. Макеева, И.Ю. Участие кофейной кислоты в регуляции физиологических процессов растений картофеля в условиях гипотермии / И.Ю. Макеева, Т.И. Пузина // Вестник аграрной науки. - 2017. - № 1(64). - С. 60-65.
