Протекторное действие препарата ГУМИ на растения пшеницы в условиях солевого стресса

Авторы:
Авальбаев А.М. , Аллагулова Ч.Р. , Масленникова Д.Р. , Безрукова М.В. , Лубянова А.Р. , Юлдашев Р.А. , Кузнецов В.И. , Шакирова Ф.М.
Название:
Протекторное действие препарата ГУМИ на растения пшеницы в условиях солевого стресса
Страницы:
175-180
скачано
9 раз(а)


Исследовали влияние предпосевной обработки семян пшеницы (Triticum aestivum L.) препаратом Гуми на устойчивость растений к воздействию 2%-ного NaCl. Предобработка проростков препаратом способствовала заметному уменьшению степени повреждающего действия солевого стресса на показатели их роста. О защитном действии предобработки Гуми М на проростки в условиях солевого стресса свидетельствовало существенное уменьшение уровня перекисного окисления липидов, экзоосмоса электролитов и пролина.
Введение
Гуминовые кислоты являются одним из важных компонентов гумуса почв, с которыми связаны функции поддержания жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, растений, животных и обеспечения биоразнообразия и сохранения почвенного плодородия. Вместе с тем, хорошо известна роль гуминовых кислот в регулировании метаболизма растений [Ермаков, Попов (Ermakov, Popov), 2013; Canellas et al., 2008, Canellas, Olivares, 2014]. Так, показана эффективность их применения в качестве регуляторов роста для повышения урожая многих сельскохозяйственных культур путем обработки семян или опрыскивания вегетирующих растений [Jindo et al. 2012; Muscolo et al. 2013]. Наряду с ростстимулирующей активностью препараты, созданные на основе гуминовых кислот, обладают способностью повышать устойчивость растений к неблагоприятным факторам различной природы [Zhang, Ervin, 2004; El-Ghamry et al., 2009]. Вместе с тем, привлекательность использования препаратов, созданных на основе гуминовых кислот, обусловлена тем, что они проявляют свою активность в очень низких концентрациях, кроме того, они в норме присутствуют в клетках всех живых почвенных микроорганизмов. Это экологически безопасные природные биопрепараты, играющие, также, важную роль в почвообразовании. Однако применение этих препаратов с целью эффективного повышения устойчивости и продуктивности культур требует знания разнообразия их эффектов на растения, которые пока недостаточно раскрыты.
В связи с вышесказанным, цель нашей работы состояла в выявлении протекторного действия препарата Гуми на рост проростков пшеницы в условиях солевого стресса.
Материалы и методы
Работу проводили на проростках мягкой яровой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Башкирская 24 в лабораторных условиях. В опытах использовали полусухую предпосевную обработку семян раствором препарата Гуми (НВП «Башинком», Башкортостан, Россия) из расчета 300 г/т семян, согласно общепринятой технологии. После чего семена проращивали в течение 3 сут в кюветах на фильтровальной бумаге, смоченной водопроводной водой, при 20-230С, 16-часовом световом дне и освещенности 15 клк. Для оценки влияния засоления на рост растений, предобработанные и необработанные Гуми 4-х суточные проростки пшеницы инкубировали на смеси 2%-ной сахарозы и 2%-ного NaCl в течение 7 ч. О росте судили по изменению длины растений, интенсивности клеточного деления в апикальной меристеме корней контрольных и опытных проростков. Митотический индекс (МИ) клеток определяли как соотношение числа клеток в состоянии митоза и общего числа клеток ткани (в %) [Fusconi et al., 2006], используя микроскоп Amplival (Carl Zeiss, Германия). Содержание пролина определяли согласно [Bates et al., 1973]. Содержание малонового диальдегида (МДА), являющегося одним из основных продуктов перекисного окисления липидов, определяли, как описано в [Bezrukova et al., 2008]. О проницаемости клеточных мембран проростков судили по выходу электролитов, который регистрировали с использованием кондуктометра ОК 102/1 (Radelkis, Венгрия), измеряя омическое сопротивление водных экстрактов в постоянном токе [Bezrukova et al., 2008].
Контролем во всех опытах служили необработанные Гуми проростки, инкубированные на растворе 2%-ной сахарозы. Все эксперименты проводили в двух-трех биологических повторах, каждый вариант опыта содержал не менее 40 проростков, анализ МИ проводили на 2000 клеток в каждом варианте.
Результаты и обсуждение
Рост как интегральный показатель физиологического состояния растений служит критерием благоприятности тех или иных воздействий. Данные, приведенные на рис. 1, демонстрируют, что обработка семян Гуми приводит к активации роста растений. Обработанные Гуми проростки в ходе прорастания отличаются заметно большим показателем митотического индекса (МИ) клеток апикальной меристемы корней (рис. 1а), что вносит важный вклад в увеличение линейных размеров проростков (рис. 1б).
Полученные результаты согласуются с литературными данными, в которых показано, что препараты гуминовой природы характеризуются ярко выраженной ростстимулирующей активностью [Nardi et al., 2002; Abdellatif et al., 2017].
Рис. 1. Влияние предпосевной обработки Гуми на МИ клеток апикальной меристемы
корней (а) и изменение линейных размеров (б) 4-суточных проростков
пшеницы, подвергнутых 2 % NaCl.
Fig. 1. Effect of presowing HUMI treatment on MI of root apical meristem cells (a)
and length (b) of 4-d-old wheat seedlings subjected to 2% NaCl.
Перенесение же проростков на раствор 2%-ного NaCl, вызывающего обезвоживание и одновременно оказывающего токсическое действие на растительный организм [Munns, Tester, 2008], приводило к заметному ингибированию митотической активности клеток корней как необработанных, так и обработанных Гуми растений, хотя нужно отметить, что МИ в варианте опыта с предпосевной обработкой Гуми поддерживался на уровне контрольных растений (рис. 1а).
Сравнительный анализ влияния засоления на рост необработанных и предобработанных Гуми растений выявил (рис. 1б), что засоление вызвало существенное торможение роста проростков, о чем можно судить по их линейным размерам. Предобработанные Гуми проростки также испытывали стресс, о котором можно судить по некоторому торможению роста проростков в сравнении с обработанными Гуми растениями без стресса, но, учитывая тот факт, что сама обработка Гуми оказывала ростстимулирующий эффект, то даже при стрессе эти растения были заметно больше контрольных по размеру. Таким образом, оценка интенсивности роста предобработанных и необработанных Гуми проростков пшеницы, подвергнутых воздействию 2%-ного хлорида натрия, выявила защитный эффект препарата, который проявлялся в предотвращении повреждающего действия засоления на рост растений предобработанных Гуми проростков в этих условиях (рис. 1а и б).
К числу характерных ответных реакций растений на стрессы, вызывающие нарушение водного режима, относится быстрое и значительное накопление в растениях одного из ключевых осмопротектантов – пролина [Cavalcanti et al., 2004; Niu et al., 2018]. С этой аминокислотой связывают развитие стресс-устойчивости растений к засухе, холодовому стрессу, а также – засолению [Verslues et al., 2006; Sripinyowanich et al., 2013]. Поскольку Гуми оказывает протекторный эффект на растения пшеницы в условиях засоления, интересно было оценить, вовлекается ли эта аминокислота в спектр его защитного действия.
Из рис. 2 видно, что засоление вызывало существенное возрастание концентрации пролина в проростках пшеницы в сравнении с контролем, в то же время у предобработанных Гуми растениях в этих условиях уровень увеличения содержания пролина был заметно ниже. Эти результаты также могут служить аргументом в пользу защитного действия Гуми на растения пшеницы, что отражается в меньшем уровне повреждающего действия засоления на предобработанные Гуми проростки.
Рис. 2. Влияние предпосевной обработки Гуми на содержание пролина в 4-суточных проростках пшеницы после воздействия 2% NaCl.
Fig. 2. Effect of presowing HUMI treatment on the proline content in 4-d-old wheat seedlings
after exposure to 2% NaCl.
Засоление, как и другие стрессовые воздействия, вызывают в растениях окислительный взрыв, связанный с усилением продукции активных форм кислорода (АФК), сопровождающимся активацией перекисного окисления липидов, о котором можно судить по уровню малонового диальдегида (МДА), что, в свою очередь, приводит к нарушению целостности мембранных структур и усилению выхода электролитов из растительных тканей [Molinari et al., 2007; Bezrukova et al., 2008; Rizvi, Khan, 2018]. Таким образом, по изменению этих показателей можно судить об уровне повреждающего действия стрессора на растения и, с другой стороны, о благоприятности воздействия защитных препаратов.
Рис. 3. Содержание МДА (а) и выход электролитов (б) из тканей 4-суточных проростков пшеницы предобработанных и необработанных Гуми и подвергнутых воздействию 2% NaCl.
Fig. 3. Effect of presowing HUMI treatment on the concentration of MDA (a) and electrolyte leakage (b)
in 4-d-old wheat seedlings subjected to 2% NaCl.
Анализ содержания МДА в необработанных Гуми проростках пшеницы при воздействии 2% NaCl среды показал увеличение этого показателя (рис. 3а), а также возрастание уровня выхода электролитов из тканей (рис. 3б). В то же время предобработанные Гуми проростки пшеницы в условиях засоления характеризовались заметно меньшим уровнем МДА и экзосмоса электролитов (рис. 3а и б). Следует подчеркнуть, что сама по себе обработка Гуми не приводила к изменению данных показателей. Таким образом, полученные результаты иллюстрируют явный защитный эффект препарата на растения пшеницы к засолению при предпосевном способе обработки, который проявлялся в снижении уровня стресс-индуцированного накопления МДА и повреждения целостности мембранных структур, что в целом отражается на их физиологическом состоянии.
Суммируя приведенные в данном разделе результаты можно заключить, что предпосевная полусухая обработка семян Гуми способствует повышению устойчивости растений пшеницы к засолению, что проявляется в снижении существенного стресс-индуцированного увеличения уровня пролина, МДА и выхода электролитов из тканей, что в целом отражается в уменьшении уровня рост-ингибирующего действия засоления на предобработанные Гуми проростки пшеницы.
Заказ
Оформите заказ, наш сотрудник свяжется с вами для уточнения деталей.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз