ВЛИЯНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ОСНОВЕ ПОЛИПРЕНОЛОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.)

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена сравнительному изучению влияния предпосевной обработки семян пшеницы регулятором роста на основе полипренолов листьев хлопчатника − Учкун и его копмплексной формы с микроэлементами − Учкун плюс на биохимические процессы проростков пшеницы. Установлено, что при обработке семян биостимуляторами Учкун и Учкун плюс содержание азота в проростках пшеницы увеличилось соответственно в 1,8 и 1,6 раза, белка – в 1,62 и 1,6 раза по сравнению с контролем. При предпосевной обработке семян пшеницы наблюдалось повышение содержания фотосинтетических пигментов, при обработке препаратами Учкун и Учкун плюс содержание в проростках пшеницы суммы хлорофилла «а» и «б» были выше контроля соответственно на 54,8 и 67,1%.

ABSTRACT

The article is devoted to a comparative study of the effect of pre-sowing treatment of wheat seeds with a growth regulator based on polyprenols of cotton leaves − Uchkun and its complex form with microelements − Uchkun plus on the biochemical processes of wheat seedlings. It was found that when seeds were treated with biostimulants Uchkun and Uchkun plus, the nitrogen content in wheat seedlings increased by 1.8 and 1.6 times, respectively, and protein by 1.62 and 1.6 times compared to the control. During pre-sowing treatment of wheat seeds, an increase in the content of photosynthetic pigments was observed; when treated with preparations Uchkun and Uchkun plus the content of chlorophyll “a” and “b” in wheat seedlings were higher than the control, respectively, by 54.8 and 67.1%.

Ключевые слова: пшеница, регуляторы роста, Учкун, Учкун плюс, полипренолы, микроэлементы, белки, фитогормоны.

Keywords: wheat, growth regulators, Uchkun, Uchkun plus, polyprenols, microelements, proteins, phytohormones.

Одним из путей повышения урожайности культурных растений является применение регуляторов роста. В последние годы все шире применяются препараты, разработанные на основе биологически активных веществ высших растений. Они обладают широким спектром физиологической активности: ускоряют рост и развитие культурных растений во всех фазах развития, уменьшают действие неблагоприятных факторов [16; 18].

Накопленные к настоящему времени сведения однозначно указывают на то, что для повышения урожайности сельскохозяйственных культур наиболее перспективно использование препаратов ауксиновой и цитокининовой природы. Путем применения регуляторов роста с активностью фитогормонов достигается сбалансированное функционирование различных органов и тканей. Регуляторная функция регуляторов осуществляется благодаря изменению концентрации гормонов и их распределению между органами растений под влиянием внешних воздействий и оказывают наиболее существенные положительные эффекты на процессы, напрямую определяющие количество и качество урожая [9; 13]. Для некоторых классов растительных соединений установлены гормональные, адаптативные и другие виды активности [4−6]. Известно, что брассиностероиды изменяют активность ферментов, мембранный потенциал, активируют синтез белков и нуклеиновых кислот, изменяют состав аминокислот и жирных кислот, вызывают сдвиги в гормональном балансе других эндогенных гормонов, тем самым, стимулируя рост клеток растяжением и деление клеток. Эти сдвиги на клеточном уровне отражаются на уровне целого растения усилением роста и повышением продуктивности [19; 23].

Высокой биологической активностью обладают полипренолы. Соединения есть во многих живых организмах, в первую очередь, их концентрация велика в растениях [22; 17]. Для полипренолов растения Alcea nudiflora L. выявлена инсектицидная активность в отношении насекомых Macrosiphum euphorbiae и Callosobruchus maculatus F. [21].

На основе полипренолов листьев хлопчатника Gossypium hirsutum L. разработан стимулятор роста растений «Учкун». Препарат содержит сумму биологически активных веществ листьев хлопчатника: (a-токоферол, полиизопреноидные спирты (полипренолы), фитостеролы и высшие алифатические спирты и др.) [15]. Предпосевная обработка семян пшеницы, кукурузы, хлопчатника, томатов и огурцов водной эмульсией средства “Учкуна” в дозах 1-10 г/т ускоряет развитие растений, повышает их устойчивость к неблагоприятным условиям [20]. Было выявлено, что обработка растений томатов, зараженных tuta absoluta препаратом Учкун в комплексе с экстрактом растения haplophyllum perforatum за счет снижения интенсивности повреждения листьев вредителем способствовала увеличению содержания фотосинтетических пигментов в поврежденных листьях, наблюдалось увеличение площади листовой поверхности и повышение количества плодоэлементов [24].

Многочисленные исследования показали, что применение регуляторов роста в комплексе с микроудобрениями способствует увеличению продуктивности сельскохозяйственных культур и повышает устойчивость растений к стрессовым факторам [1−3−11]. Было установлено, что препарат Учкун в комплексе с микроэлементами повышает продуктивность хлопчатника [8].

Целью настоящей работы стало сравнительное изучение влияния предпосевной обработки семян пшеницы регулятором роста на основе полипренолов листьев хлопчатника − Учкун и его копмплексной формы с микроэлементами − Учкун плюс на биохимические процессы проростков пшеницы.

Mатериалы и методы: для приготовления новой формы препарата Учкун плюс на 1 литр 0,0001 % стимулятора Учкун добавляли микроэлементы в следующем соотношении: H₃BO₃ − 6,0 мг, MnSO₄х4H₂O − 22 мг, ZnSO₄х7H₂O − 9 мг, KJ − 1 мг, Na₂MoO₄х2H₂O − 0,25 мг.

Ростстимулирующую активность изучали по методике Ракитина Ю.В. и Рудник В.Е. [10]. Семена пшеницы сорта "Гром, огурцов сорта Орзу и хлопчатника сорта Султон замачивали в 0,0001 % растворе препаратов, контрольные семена в воде в течение 18 часов. Обработанные семена раскладывали в чашки Петри по 10 шт., вносили по 3 мл водопроводной воды или 1 % раствора NaCl и культивировали в термостате при температуре 25 °С. Активность препаратов оценивали по линейному росту надземных и подземных органов проростков пшеницы.

Количественное содержание белка в надземной части проростков определяли колориметрическим методом с применением реактива Несслера на спектрофотометре V-5000 Metach [7].

Содержание ауксина и цитокинина определяли в 10-ти дневных проростках пшеницы. Для этого семена замоченные в течение 18 часов высаживали на холщевую ткань и ежедневно опрыскивали водой. Корни и стебли пшеницы измельчали размером меньше 10 мм. Затем в ступке мелько размельчали и подготовили для экстракции. Для экстракции взвешивали по 2,0 г свежеизмельченного растительного сырья. Экстракцию проводили системой растворителей вода:метанол при соотношении 2:8, подготовили в количестве 20,0 мл. Экстракцию проводили при помощи магнитной мешалки в течение 30 минут. Далее полученную экстрактивную сумму центрифугировали при комнатной температуре со скоростью 12000 об./мин. в течение 10 минут. На следующем этапе фильтровали с помощью фильтра размером 0,45μm и фильтрат использовали для количественного определения следующих фитогормонов: Кинетин HIMEDIA EC No 208-382-2, 3-ИУК SIGMA 12886-6G стандартными эталонами с применением ВЭЖХ. ВЭЖХ LC 2030 C3D Plus (Shimadzu), Kolonka C18 250x4,6 mm 5 μm (Perkin Elmer). Область поглощения 210 нм, температура термостата 40 ^°C, в качестве элюента использовали 0,5 %-ный раствор H₂O/H₃C-CN/CH₃COOH при соотношение 30/50/20i., скорость подачи 0,5 ml/min. Объем образца для анализа 10 мkl. Продолжительность анализа 11 min (Рис 1.).

Рисунок 1. Содержание фотосинтетических пигментов (хлорофиллов a, b и каротиноидов) определяли спектрофотометрически в 100 % экстракте ацетона приборе V-5000 Metach и рассчитывали по формулам Хольма-Веттштейна [14]

Результаты и их обсуждение. Важным биохимическим показателем, характеризующим интенсивность роста, является содержание в растении белка. Поэтому нами было изучено влияние замачивания семян пшеницы препаратами на содержание азота и общего белка в проростках пшеницы. Обработка семян биостимулятором Учкун способствовала повышению их выхода, содержание азота составляло 0,94 %, белка 4,78 %, при воздействии композицией стимулятора и микроэлементов 0,83 % и 4,76 %, соответственно, тогда как в контроле их выход значительно ниже − 0,52 % и 2,96 % (Таблица 1).

Таблица 1.

Влияние обработки семян пшеницы на содержание азота и общего белка в проростках пшеницы

Положительное влияние проявилось и при внекорневой обработке. Было выявлено, что обработка семян пшеницы препаратами способствовала изменению содержания фитогормонов в проростках. В корнях растений в варианте опытов с применением препарата Учкун содержание кинетина составляло 0,046 мг/мл и было выше контрольного варианта на 24,3 %, в опытах с применением комплексной препаративной формы с микроэлементами фитогормона в подземных органах было ниже – 0,041, это выше контроля на 10,8 %. Содержание ауксина ИУК было напротив ниже в обоих вариантах чем в контрольном на 50 % ниже (Таблица 2).

Таблица 2.

После внекорневой обработки семян пшеницы на содержание азота и общего белка в проростках пшеницы

В надземных частях проростков при обработке семян регулятором Учкун содержание кинетина (0,079 мг/мл) не значительно превышало контрольный вариант (0,074 мг/ил) − всего на 6,8 %, ИУК (0,009 мг/мл) было на уровне контроля (Рис 2).

Рисунок 2. Проростки пшеницы, выращенные для проведения химического анализа на содержание фитогормонов

Замочка семян комплексным препаратом Учкун плюс способствовала значительному повышению уровня фитогормонов в побегах пшеницы, кинетина (0,097 мг/мл) было выше на 31,1 %, ИУК (0,014 мг/мл) на 55,6 %.

Известно, что регуляторы роста способствуют накоплению пигментов, в особенности в неблагоприятных условиях среды [2; 12]. Как показали результаты экспериментов, предпосевная обработка семян пшеницы приводила к повышению содержания фотосинтетических пигментов, при обработке препаратом Учкун содержание хлорофилла «а» (1,8 мг/г свежей массы) и хлорофилла «б» (0,48 мг/г) были выше контроля (1,16 мг/г) соответсвенно на 55,2 % и 50,0 %, их сумма (2,26 мг/г) на 54,8 %. Наибольшее содержание хлорофиллов наблюдалось при обработке семян комплексной препаративной формой Учкун плюс − хлорофилла «а» (1,92 мг/г) на 65,5 %, хлорофилла «б» (0,52) на 62,5 %, суммы (2,44 мг/г) на 67,1 %. Кроме того, наряду с усилением синтеза зеленых пигментов, выросло количество желтых пигментов каротиноидов, при обработке учкун их содержание (0,76 мг/г) было выше контроля (0,52 мг/г ) на 46,2 %, при воздействии Учкун плюс (0,8 мг/г) на 53,9 % (Таблица 3, 4).

Таблица 3.

Содержание фитогормонов в проростках пшеницы

Фитогормоны стандарт:  0,200; 0,216; 0,200

Таблица 4.

Содержание фотосинтетических пигментов в проростках пшеницы при обработке семян препаратами ЦУчкун и Учкун плюс (мг/г свежей массы)

Заключение. Таким образом, на культуре пшеницы Triticum aestivum L. нами проведено сравнительное изучение активности регуляторов роста на основе полипренолов листьев хлопчатника − Учкун и его копмплексной формы с микроэлементами − Учкун плюс. На основе проведенных работ было выявлено, что активность комплексного препарата выше, это отражается по таким показателям, как содержание азота и общего белка в проростках пшеницы, количества фотосинтетических пигментов, включая каратиноидов, а также на гормональном статусе растений.

Список литературы:

1. Алиев С.Г., Вильдфлуш Н.Р. Эффективность применения комплексных микроудобрений и регуляторов роста при возделывании картофеля // Почвоведение и агрохимия. – 2011. – №1. – С. 237–243.
2. Андрианова Ю.А. Тарчевский ПА Хлорофилл и продуктивность растений. – М.: Наука, 2000. – 137 с.
3. Андросова В.М., Диденко А.О. Влияние предпосевной обработки семян экогелем на развитие фомопсиса и урожайность подсолнечника // Информационный бюллетень ВПРС МОББ. – 2011. – №42. – С. 21–25.
4. Васильева И.С.,Удалова Ж.В.,Зиновьева С.В., Пасешниченко В.А. Стероидные фуростаноловые гликозиды-новый класс природных адаптогенов // Прикладная биохимия и микробиология, 2009. − Т.45. − №5. − С. 517−526.
5. Волкова JI.A., Урманцева В.В.,Бургутин А.Б., Маевская С.Н., Носов А.М.Стимулирование защитных реакций у растений картофеля in vitro с помощью экзогенных стероидных гликозидов в условиях абиотического стресса // Физиология растений. − 2011. − Т.58. − №5. − С. 766−773.
6. Волынец А.П., Шуканов В.П., Полянская С.Н. Стероидные гликозиды – новые фиторегуляторы гормонального типа. − Минск, 2003. − 136 с.
7. ГФ СССР. – Вып. 2. – М.: Медицина, 1991. – 392 с.
8. Закирова Р.П., Курбанова Э.Р., Хидирова Н.Л. Эффективность композиции биостимулятора учкун плюс на культуре хлопчатника // Агрохимия. – 2020. – № 5. – C. 26–30.
9. Малеванная Н.Н., Алексеева К.Л. Циркон препарат нового поколения // Защита и карантин растений. 2006. − №8. – C. 28.
10. Методы определения регуляторов роста и гербицидов. – Л.: Наука, 1966. – 199 с.
11. Селезнев А.М. Антистрессовое действие регулятора роста Циркон и микроудобрения Силиплант в свекловичных посевах Сахарная свекла. – 2011. – №5. – С. 34–36.
12. Тимаков А.Г., Мамеев В.В., Павловская Н.Е., Яковлева И.В. Влияние биопрепаратов на фотосинтетическую деятельность растений ярового ячменя и структуру урожая // Агрохимия. – 2019. – № 8. – C. 34–39.
13. Титов А.Ф., Таланова В.В. Устойчивость растений и фитогормоны − Петрозаводск, 2009. – 206 с.
14. Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений. – М.: Агропромиздат, 1990. – 271 с.
15. Шахидоятов Х.М., Хидирова Н.К., Маматкулова Н.М., Мусаева Г.В., Ниязметов У., Умаров А.А., Каримов Р.К., Киктев М.М. Способ получения биостимулятора. Патент РУз № IAP 04589 от 06.11.2012. Свидетельство № 1 а 522 от 06.04.2012 г.
16. Ayman S., Sonia M., Akbar H., Muhammad A., Mohammad S., Ali R., Analia L., Mariana R., Atikur R., Wajid M., Rajesh K., Arpna K., Karthika R., Allah W., Talha J., Rubab S., Junaid R.,Celaleddin B., Muhammad H., Muhammad A., Disna R., Ömer K., Mohammad A., Vijay S., Sharif A., Zahoor A., Muhammad M., Kulvir S., Milan S., Marian B., Oksana S., Emine K., Cetin K., Murat E. and Muhammad F. Potential Role of Plant Growth Regulators in Administering Crucial Processes Against Abiotic Stresses // Frontiers in Agronomy. − Vol. 3. − 2021.
17. Bach T.J. 1995. Some New Aspects of Isoprenoid Biosynthesis in Plants – A Review // Lipids. Vol. 30. Pp. 191–202.
18. Butcher K., Wick A.F., Desutter T. et.al. Soil salinity: A threat to global food security // Agronomy Journal. − 2016. − Vol. 108. − Pp.2189−2200.
19. Fariduddin Q., Yusuf M., Ahmad I., Ahmad A. Brassinosteroids and their role in response of plants to abiotic stresses // Plant Biology. − 2014. − Vol. 58. P. 9–17.
20. Khidirova N.K., Mamatkulova N.M., Kurbanova E.Р., Ismailova K., Zakirova R.P., Khodjaniyazov Kh.U. Influence of an Uchkun preparation to some agricultural crops which are grown under unfavorable conditions // International Journal Environmental & Agriculture Research. – 2016. – Vol.2. – N 1. – P.102–108.
21. Khidyrova N.K., Turaeva S.M., Rakhmatova M.J., Bobakulov Kh.M., Sagdullaev Sh.Sh., Zakirova R.P., Khodjaniyazov Kh.U. , Torikai K. Compositional analysis and potent insecticidal activity of supercritical CO₂ fluid extracts of Alcea nudiflora L. leaves. ACS Omega // Articles ASAP. – 2022. DOI: 10.1021/acsomega.2c01688.
22. Magdalena Roślińska, Krystyna Walińska, Ewa Świeżewska, Tadeusz Chojnacki. Plant long-chain polyprenols as chemotaxonomic markers // Dendrobiology. − 2002. − Vol. 47. – Pp. 41−50.
23. Shahid, M. A., Pervez, M. A., Balal, R. M., Mattson, N. S., Rashid, A., Ahmad, R., et al. Brassinosteroid (24-epibrassinolide) enhances growth and alleviates the deleterious effects induced by salt stress in pea (Pisum sativum L.) // Australian Journal of Crop Science. − 2011. − Vol. 5. Pp. − 500−510.
24. Turaeva S.M., Kurbanova E.R., Mamarozikov U.B., Xidirova N.K., Zakirova R.P. Biological efficiency of the extract of Haplophyllum perforatum against tuta absoluta and its influence on the physiological properties of tomato // Сельскохозяйственная биология. – 2022. – T. 57. C. 183–192.