ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННО-РАДИОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН КУКУРУЗЫ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИХ ХРАНЕНИЯ В НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОРОСТКОВ


https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-1-7-19

Полный текст:


Аннотация

Исследованы физиолого-биохимические параметры проростков кукурузы после выдерживания семян, предварительно подвергнутых кратковременному воздействию высокочастотного (ВЧ) электромагнитного поля (ЭМП) и плазмы ВЧ разряда, в контролируемых оптимальных и неблагоприятных условиях хранения. При оптимальных условиях хранения предварительная обработка семян плазмой и ЭМП стимулировала рост и развитие проростков, содержание пролина соответствовало таковому у необработанных семян (оптимальный контроль) или несколько снижалось, общая активность пероксидазы увеличивалась. Ускоренное старение контрольных семян в течение 3 сут (стрессовый контроль) вызвало повышение электропроводности их экссудатов и замедление роста проростков на фоне увеличения содержания пролина и усиления пероксидазной активности. В экспериментальной группе с предварительной обработкой семян ЭМП исследуемые показатели сохранялись на уровне оптимального контроля, хотя пероксидазная активность была выше, чем у проростков из оптимального и стрессового контроля. У проростков, выросших из обработанных плазмой семян, наряду с замедлением роста отмечалось сохранение высокой пероксидазной активности и увеличение накопления пролина. В результате ускоренного старения в течение 7 сут всхожесть семян, обработанных плазмой, снижалась практически в 2 раза, значительно тормозилось прорастание, наблюдалось ингибирование активности пероксидазы в клетках корней. Содержание пролина в обработанных ЭМП образцах возросло на 51,8 %, а в обработанных плазмой – в 3 раза по сравнению с оптимальным контролем. Так как уровень пролина возрастает пропорционально увеличению степени и продолжительности воздействия неблагоприятных условий хранения, предполагается, что его накопление в проростках свидетельствует скорее о степени воздействия повреждающего фактора, а не о проявлении устойчивости к нему. Анализ эффективности различных режимов предпосевной обработки семян кукурузы показал, что воздействие ВЧ ЭМП на эту культуру может выступать индуктором повышения резистентности организма, обеспечивая сохранение физиологического качества семян при хранении и поддержание скорости роста растений или их выживание.


Об авторах

Ж. Н. Калацкая
Институт экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича НАН Беларуси, Минск
Беларусь
канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник


Н. А. Ламан
Институт экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича НАН Беларуси, Минск
Беларусь
академик, д-р биол. наук, заведующий отделом


И. И. Филатова
Институт физики имени Б. И. Степанова НАН Беларуси, Минск
Беларусь
канд. физ.-мат. наук, уч. секретарь Отделения физики, математики и информатики НАН Беларуси, вед. науч. сотрудник


Т. В. Фролова
Институт экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича НАН Беларуси, Минск
Беларусь
науч. сотрудник


В. А. Люшкевич
Институт физики имени Б. И. Степанова НАН Беларуси, Минск
Беларусь
науч. сотрудник


Н. И. Чубрик
Институт физики имени Б. И. Степанова НАН Беларуси, Минск
Беларусь
канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник


С. В. Гончарик
Институт физики имени Б. И. Степанова НАН Беларуси, Минск
Беларусь
науч. сотрудник


Список литературы

1. Шафикова, Т. Н. Молекулярно-генетические аспекты иммунитета растений к фитопатогенным грибам и бак-териям / Т. Н. Шафикова, Ю. В. Омеличкина // Физиология растений. – 2015. – Т. 62, № 5. – С. 611–627.

2. Conrath, U. Priming of induced plant defense responses / U. Conrath // Advanced in Bot. Res. – 2009. – Vol. 51. – P. 361–395.

3. Карпун, Н. Н. Механизмы формирования неспецифического индуцированного иммунитета у растений при биогенном стрессе (обзор) / Н. Н. Карпун, Э. Б. Янушевская, Е. В. Михайлова // Сельскохозяйственная биология. – 2015. – Т. 50, № 5. – С. 540–549.

4. Акулов, А. Ю. Индуцированная неспецифическая устойчивость растений (SAR): история и современность [Электронный ресурс] / А. Ю. Акулов, Д. В. Леонтьев // Учебные материалы к лекции по фитоиммунологии / Харьк. нац. ун-т им. В. Н. Каразина. – 2006. – Режим доступа: http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/3186. – Дата доступа: 28.05.2017.

5. Maffei, M. E. Magnetic field effects o plant growth, development, and evolution / M. E. Maffei // Frontiers in Plant Science. – 2014. – Vol. 5. – P. 445.

6. Ohta, T. Plasma in agriculture / T. Ohta // Cold plasma in food and agriculture: fundamentals and applications / Ed. : N. N. Misra, O. Schlüter, P. J. Cullen. – Amsterdam, 2016. – P. 205–221.

7. Sivachandiran, L. Enhanced seed germination and plant growth by atmospheric pressure cold air plasma: combined effect of seed and water treatment / L. Sivachandiran, A. Khacef // RSC Advances. – 2017. – Vol. 7, N 4. – P. 1822–1832.

8. Влияние высокочастотной электромагнитной обработки семенного материала зернобобовых культур на их посевные качества и продуктивность / В. В. Ажаронок [и др.] // Электрон. обраб. материалов. – 2009. – № 4. – С. 76–86.

9. Effect of glow discharge plasma on germination and fungal load of some cereal seeds / M. Braşoveanu [et al.] // Romanian Reports in Physics. – 2015. – Vol. 67, N 2. – P. 617–624.

10. Влияние режимов воздействия плазмы высокочастотного емкостного разряда на стимуляцию всхожести и фитосанитарное состояние семян / И. И. Филатова [и др.] // Журн. приклад. спектроскопии. – 2014. – Т. 81, № 2. – С. 256–262.

11. Cold plasma treatment enhances oilseed rape seed germination under drought stress / L. Ling [et al.] // Sci. Rep. – 2015. – Vol. 5. – Art. nr 13033.

12. Использование методов плазменно-радиоволновой обработки для обеззараживания семян / И. И. Филатова [и др.] // Защита растений : сб. науч. тр. / Ин-т защиты растений ; редкол. : Л. И. Трепашко, С. В. Сорока. – Минск, 2014. – Вып. 38. – С. 161–175.

13. Алексейчук, Г. Н. Физиологическое качество семян сельскохозяйственных культур и методы его оценки / Г. Н. Алексейчук, Н. А. Ламан. – Минск : Право и экономика, 2005. – 48 с.

14. Ladonne, F. Relationship between standard germination test, conductivity test and field emergence of pea seeds / F. Ladonne // Acta Horticulturae. – 1989. – Iss. 253. – P. 153–162.

15. Priestly, D. A. Seed Ageing: Implications for seed storage and persistence in the soil / D. A. Priestly. – N. Y. : Cornell Univ., Ithaca, 1986. – 65 p.

16. Walters, C. Understanding the mechanism and kinetics of seed aging / C. Walters // Seed Sci. Res. – 1998. – Vol. 8, N 2. – P. 223–244.

17. Пушкина, Н. В. Особенности ускоренного старения семян кукурузы при обработке электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона / Н. В. Пушкина, В. П. Курченко, Ж. Н. Калацкая // Ботаника (исследования) : сб. науч. тр. / Ин-т эксперим. ботаники НАН Беларуси; науч. ред. : В. И. Парфенов, Н. А. Ламан. – Минск, 2015. – Вып. 44. – С. 307–314.

18. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести : ГОСТ 12038-84. – Взамен ГОСТ 12038-66 ; введ. 01.07.86 до 01.07.91. – М. : Изд-во стандартов, 1985. – 55 с.

19. International seed testing association. International rules for seed testing // Seed Sci. and Technology. – 1999. – Vol. 27, suppl. – P. 271–273.

20. Handbook of vigour test methods / ed. : J. G. Hampton, D. M. TeKrony. – 3rd ed. – Zurich : Intern. Seed Testing Assoc., 1995. – 117 p.

21. Bates, L. S. Rapid determination of free proline for water-stress studies / L. S. Bates, R. P. Waldren, J. D. Teare // Plant and Soil. – 1973. – Vol. 39, N 1. – P. 205–207.

22. Ермаков, А. И. Методы биохимического исследования растений / А. И. Ермаков, В. В. Арасимович, Н. П. Яраш. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л. : Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. – 430 с.

23. Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – Минск : Выcш. шк., 1973. – 320 с.

24. Кузнецов, Вл. В. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция / Вл. В. Кузнецов, Н. И. Шевякова // Физиология растений. – 1999. – Т. 46, № 2. – С. 321–336.

25. Шевякова, Н. И. Антиоксидантная роль пролина у галофита Mesembryanthemum crystallinum при действии засоления и параквата, инициирующих окислительный стресс / Н. И. Шевякова, Е. А. Бакулина, Вл. В. Кузнецов // Физиология растений. – 2009. – Т. 56, № 5. – С. 736–742.

26. Колупаев, Ю. Е. Пролин: физиологические функции и регуляция содержания в растениях в стрессовых усло-виях / Ю. Е. Колупаев, А. А. Вайнер, Т. О. Ястреб // Вісн. Харків. нац. аграр. ун-ту. Сер. Біологія. – 2014. – Вип. 2. – С. 6–22.

27. Радюкина, Н. Л. Участие низкомолекулярных антиоксидантов в кросс-адаптации лекарственных растений к последовательному действию UV-B облучения и засоления / Н. Л. Радюкина, В. И. М. Тоайма, Н. Р. Зарипова // Физиология растений. – 2012. – Т. 59, № 1. – С. 80–88.

28. The accumulation of endogenous proline induced changes in gene expression of several antioxidante enzimes in leaves of transgenetic Swingle citrumelo / K. Carvahlo [et al.] // Molecular Biology Reports. – 2013. – Vol. 40, N 4. – P. 3269–3279.

29. Physiological responses of two rice (Oryza sativa L.) genotypes to chilling stress at seedling stage / A. Aghaee [et al.] // Afr. J. Biotechnol. – 2011. – Vol. 10, N 39. – P. 7617–7621.

30. Yadegari, L. Z. The influence of cold acclimation on proline, malondialdehyde (MAD), total protein and pigments contents in soybean (Glycine max) seedlings / L. Z. Yadegari, R. Heidari, J. Carapetian // J. of Biol. Sci. – 2007. – Vol. 7, N 8. – P. 1436–1441.

31. Рогожин, В. В. Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов / В. В. Рогожин. – СПб. : ГИОРД, 2004. – 240 с.

32. Структурно-функциональные особенности изопероксидаз растений / И. В. Максимов [и др.] // Биохимия. – 2011. – Т. 76, № 6. – С. 749–763.

33. Колупаев, Ю. Е. Антиоксиданты растительной клетки, их роль в АФК-сигналинге и устойчивости растений / Ю. Е. Колупаев // Успехи совр. биол. – 2016. – Т. 136, № 2. – С. 181–198.

34. Effect of high temperatures on the growth, free proline content and some antioxidants in tobacco plants / S. Ivanov [et al.] // Докл. на Българската акад. на науките = Proc. of the Bulg. Acad. of Sci. – 2001. – Vol. 54, N 7. – P. 71–74.

35. McDonald, M. B. Seed deterioration: physiology, repair and assessment / M. B. McDonald // Seed Sci. and Technology. – 1999. – Vol. 27, N 1. – Р. 177–237.

36. Scialabba, A. Effects of ageing on peroxidase activity and localization in radish (Raphanus sativus L.) seeds / A. Scialabba, L. M. Bellani, A. Dell’Aquila // Eur. J. Histochemistry. – 2000. – Vol. 46, N 4. – P. 351–358.


Дополнительные файлы

Просмотров: 234

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-8940 (Print)
ISSN 2524-230X (Online)