CC BY
88
Влияние термостресса на прорастание семян Козлов А. С.
Козлов Александр Сергеевич / Kozlov Aleksandr Sergeevich - магистрант, кафедра ботаники, общей биологии, экологии и биоэкологического образования, естественно-географический факультет,
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, г. Самара
Аннотация: в данной статье рассматриваются ответные реакции растений на действие теплового стресса. Исследуются ростовые процессы после обработки семян растворами биологически активных веществ.
Ключевые слова: стресс, всхожесть семян, биологически активные вещества.
Введение
Изучение ростовых процессов, происходящих в растениях, и механизмов их регуляции является одной из актуальнейших проблем физиологии растений. Особенно сложной представляется регуляторная система растений в результате действия на них стрессовых факторов среды. В литературе уже представлены сведения о негативном воздействии повышенной температуры на физиологические процессы растительного организма, особенно на этапе прорастания [1-3]. Повышенная температура - неблагоприятный фактор, оказывающий негативное влияние на прорастание семян. Выяснение причин потери жизнеспособности семян имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение.
Существуют многочисленные исследования, доказывающие, что экзогенное внесение биологически активных веществ снижает данное воздействие и может повысить жизнеспособность растений. Данные исследования актуальны для практического растениеводства, особенно на территориях, расположенных в местах «рискованного земледелия». К таким регионам относится Самарская область. Кроме того, подобные исследования не проводились в Среднем Поволжье, что определяет новизну наших исследований.
Материал и методы исследования
В ходе проведения работы были заложены опыты по изучению действия на растения теплового стресса. Объектом послужили семена пажитника сенного. Исследования проводилось в течение 2014-2015 гг. Лабораторный опыт включал в себя изучение всхожести семян после предварительной их обработки растворами биологически активных веществ (ИУК, крезацин, рибав), а также средней массы побегов и корней после предварительной обработки БАВ. Часть семян перед посевом подвергали воздействию стрессового фактора - высокой температуры. Контроль составляли растения, не подвергавшиеся предпосевному температурному воздействию для того, чтобы определить, какое действие оказывает данный стрессовый фактор. На 5-е сутки проводился подсчёт прорастания семян. Проросшими принимались семена, имеющие длину стебля более 1 см и длину корня более 1,5 см. Всхожесть семян определялась на 10-е сутки эксперимента. Кроме того, оценивалось действие стрессовых факторов на массу проростков (побегов и корневой системы) пажитника сенного.
Результаты и их обсуждение
Изучалось действие биологически активных веществ (БАВ) на ростовые процессы растений, подвергнутых тепловому стрессу. По результатам исследований были получены данные о темпах прорастания семян после подобной обработки (Табл. 1).
Таблица 1. Темпы прорастания семян пажитника сенного
Сутки проращивания Н2О ИУК Крезацин Рибав
Без влияния температуры
6 64 62 59 69
7 68 73 74 70
8 78 75 78 77
9 78 75 79 78
10 78 76 79 80
Температурный стресс
6 63 68 37 52
7 63 68 48 58
8 76 78 72 78
9 76 78 74 78
10 76 79 74 79
На основании данных, приведённых в таблице, можно отметить, что первые проросшие семена обнаружены на пятые сутки выращивания. Быстрее всего взошли семена, обработанные рибавом без воздействия температуры (69 %), и обработанные ИУК при температурном воздействии (68 %). Медленнее взошли семена, обработанные крезацином (37 % и 59 %). Всхожесть семян пажитника сенного высокая. Таким образом, семена пажитника сенного отрицательно реагируют на тепловую обработку, а биологически активные вещества влияют уже на первых этапах прорастания семян.
Сравнительный анализ действия БАВ на прорастание семян, подвергнутых действию термостресса, и в контроле показал, что всхожесть посевного материала изменилась (Рис. 1).
80%
79%
78%
77%
76%
75%
74%
73%
72%
71%
Н2О
ИУК
Крез
Рибав
норма
стресс
Рис. 1. Влияние БАВ на всхожесть семян пажитника сенного
Как видно из Рис. 1 процент прорастания семян в воде без термообработки и под действием температуры - мало отличаются - 76 % по сравнению с контролем - 78 %. Без термообработки в рибаве семена прорастают чуть лучше - 80 %. Тепловая обработка снижает темпы прорастания по крезацину (с 79 % до 74 %) и рибаву (с 80 % до 79 %). Исключение составляет ИУК, повышающая всхожесть семян при температурной обработке.
В ходе работы также проводилось изучение влияния термостресса на массу проростков, обработанных БАВ. Анализ полученных данных свидетельствует, что повышенная температура оказывает существенное влияние на этот показатель (Рис. 2, 3).
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
норма
стресс
Н2О
ИУК
Крез
Рибав
Рис. 2. Влияние термостресса на массу побегов 10-ти дневных проростков,
обработанных БАВ
Как видно из Рис. 2, при нормальных условиях длина побегов зависит от обработки водой или БАВ. Под влиянием ИУК масса побегов увеличилась на 3 %, под влиянием рибава - на 5 %, при обработке крезацином - значения показателя возросли на 20 %. В условиях теплового стресса масса стеблей пажитника без БАВ снижается на 15 % по отношению к контролю. С добавлением ИУК - увеличение массы побегов на 5 % по отношению к контролю, с добавлением крезацина - на 4 %, с добавлением рибава - на 14 %. Таким образом, предпосевной тепловой стресс оказывает влияние при прорастании семян на изменение массы побегов. В данном случае биологически активные вещества оказывают стимулирующее действие.
Сходный эффект обнаруживается при анализе массы корневой системы (Рис. 3).
140%
120%
100%
80%
норма
стресс
■ Н2О
■ ИУК
■ Крез
■ Рибав
Рис. 3. Влияние термостресса на массу корневой системы 10-ти дневных проростков, обработанных БАВ
Исследуя изменение массы корней пажитника, обнаружили, что при нормальных условиях под влиянием ИУК масса корней увеличилась на 7 %, под влиянием рибава - на 11 %, при обработке крезацином -значения показателя возросли на 35 %. Под влиянием стресса без добавок вес корней снижается по отношению к контролю (13 %). Внесение в данном случае БАВ приводит к увеличению массы корневой системы: ИУК - на 17 %, крезацина - на 25 %, рибава - на 50 %. Сопоставляя данные, мы получаем, что при тепловом стрессе биологически активные вещества оказывают стимулирующее действие на массу корней.
Кроме того, можно отметить, что в нормальных условиях наибольшее положительное влияние на проростки пажитника оказывает крезацин, в стрессовых - рибав.
Таким образом, действие температурного стресса значительно влияет на физиологические процессы в проростках (снижает всхожесть, уменьшает массу побегов и корневой системы). Воздействие биологически активных веществ на семена перед посевом снижает подобный негативный эффект и оказывает стимулирующее влияние на растения.
Литература
1. Шишова Т. К. Восстановление жизнеспособности зерна пшеницы, подвергнутого стрессовому воздействию под влиянием ризосферных микроорганизмов. / Т. К. Шишова, Ю. А. Руденская, Т. В. Лихолат, В. В. Мосолов // Доклады академии наук. - 1997. - Т. 356. - С. 285.
2. Шишова Т. К. Эколого-физиологические аспекты прорастания семян пшеницы, подвергнутых термогидровоздействию, и роль в этом процессе микроорганизмов почвы: автореферат диссертации к. б. н. Шишова Татьяна Константиновна. - М., 2005. - 23 с.
3. Шишова Т. К. Морфология растений. Ч. 1. / Т. К. Шишова, Н. С. Ильина, А. А. Устинова, В. В. Матвеев. - Самара: ПГСГА, 2011. - 24 с.
