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

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.

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.