Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ФАСОЛИ СОРТА «САКСА» (Phaseolus vulgaris L.)

Усубова Е.З. 1 Жижаев A.M. 2 Миронов П.В. 1
1 Сибирский государственный технологический университет, Красноярск
2 Институт химии и химической технологии СО РАН, Красноярск
Приведены данные об увеличении продуктивности и биомассы фасоли под влиянием селена, увеличении содержания хлорофилла и пролина в листьях и активности ферментов каталазы и пероксидазы. Эксперимент проводили в условиях мелкоделяночного опыта. Селен вносили в виде водного раствора селенита натрия с концентрацией 0,001 % замачиванием семян и опрыскиванием растений. Обработка растений селеном приводила к усиленному и более мощному развитию корневой системы фасоли, интенсификации фотосинтетической деятельности. На стадии плодоношения повышалось содержание хлорофилла а в листьях фасоли на 54,9 % по сравнению с контрольными растениями, а хлорофилла b – на 80 %. Усиливалась антиоксидантная система растений за счёт увеличения активности ферментов, поддерживающих перекисный гомеостаз, и содержания пролина – универсального осморегулятора. Физиологические изменения привели к повышению биомассы листьев и урожайности фасоли.
селенит натрия
селен
фасоль сорта «Сакса»
продуктивность фасоли
1. Аникина Л.В. Селен. Экология. Патология. - Чита: ГМА, 2002. - С. 11-54.
2. Голубкина Н.А. Перспективы использования селена в растениеводстве // Вестник РАСХН. - 2006.- № 1. - С. 49-50.
3. Котова Д.Л. Методы контроля качества почвы. - Воронеж, 2007. - С. 22-25.
4. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы //Лабораторное дело. - 1988. - №1. - С. 16.
5. Санькова А.Г. Отдельные показатели качества салата при применении селенита натрия // Бюллетень ВИУА. - 2001. - № 115 - С. 155.
6. Серегина И.И. Влияние селена на продуктивность яровой пшеницы в зависимости от уровней азотного питания и водообеспечения // Проблемы агрохимии и эколо- гии. - 2008. - № 3. - С. 14-18.
7. Скрыпник Л.Н. Эколого-биохимические аспекты протекторной функции селена в растениях при окислительном стрессе: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Калининград, 2009. - С. 19.
8. Туманов В.Н., Чирук С.Л. Качественные и количественный методы исследования пигментов фотосинтеза: практикум. - Гродно: ГрГУ им. Я.Купалы, 2007. - 62 с.
9. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений. - Калининград, 2000. - С. 24-25.
10. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid Determination of Free Proline for Water Stress Studies // Plant Soil. - 1973. - Vol. 39. - P. 205-207.

Исследования биологической роли селена позволили определить первостепенное значение для человеческого организма соединений селена, синтезируемых растениями [2]. Так как основная биохимическая функция селена - участие в построении основного антиоксидантного фермента (глутатионпероксидазы) и защита организма от действия свободных радикалов, то селенодефицит может вызвать ряд разнообразных заболеваний человека. Прямое внесение селена в продукты питания значительно увеличивает риск токсикозов. Таким образом, появляется необходимость обогащения живых организмов, в том числе растений селеном [1].

В настоящей работе поставлена цель изучения влияния обработки семян и растений селеном на физиологические показатели: содержание хлорофилла, активность ферментов каталазы и пероксидазы и продуктивность растений фасоли сорта «Сакса».

Материалы и методы исследования

Объектом исследования является фасоль сорта «Сакса» (Phaseolus vulgaris L.). Сорт раннеспелый, от всходов до сбора недозрелых бобов съемной спелости 45-50 дней. Растение кустовое, слабораскидистое, высотой 25-40 см.

В работе использовали почву обыкновенный чернозем, легкий суглинок.

Агрохимические показатели почвы: содержание гумуса 7,3 %, рНKCl 7,1, содержание элементов (мг/100 г почвы): фосфор - 114,8, калий - 464,1, кальций - 798,4, марганец - 36,75, никель - 2,1, медь - 2,1, цинк - 5,0, кадмий - 0,06, ванадий - 7,98, свинец - 1,15, селен - 0,26, сурьма - 0,03. Содержание элементов соответствует ПДК [3]. Определение содержания элементов проводили на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) Agilent 7500a, предварительно вскрывая пробы в системе микроволнового вскрытия MWS-2 (Berghof, Германия) во фторопластовых автоклавах DAP-60 (объемом 60 мл) в течение 30 минут. Определение содержания гумуса проводили по Тюрину [3].

Эксперимент проводили в условиях мелкоделяночного опыта.

Семена замачивали на 24 часа в воде и водном растворе селенита натрия с концентрацией Se 0,001 %. Семена высевали в почву с глубиной заделки 5 см. На стадии бутонизации опытные растения опрыскивали водным раствором селенита натрия с концентрацией Se 0,001 %.

На стадии проростков и плодоношения определяли некоторые физиологические показатели растений в 3-х повторностях: содержание хлорофилла в листьях фасоли, содержание пролина, активность ферментов каталазы и пероксидазы. Спектрофотометрически определяли содержание хлорофилла [8]. Содержание свободного пролина определяли спектрофотометрически с помощью нингидринового реактива [10]. Метод определения пероксидазы основан на измерении оптической плотности продуктов реакции, образовавшихся при окислении гваякола за определённый промежуток времени [9]. Принцип метода определения каталазы основан на способности пероксида водорода образовывать с солями молибдена стойкий окрашенный комплекс [4].

На стадии плодоношения измеряли массу семян контрольных и опытных растений, корней, листьев, а также проводили измерения длины стеблей растений линейным методом. Статистическая обработка проведена в Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Измерение массы растений показало увеличение биомассы на стадии плодоношения. Средние данные линейных и весовых измерений 10 растений отражены в табл. 1.

Таблица 1 Влияние селена на биомассу и продуктивность фасоли сорта «Сакса»

 

Контроль

Опыт

tразности

Длина корня (см)

22,4 ± 3,5

23,9 ± 3,7

0,3

Масса корневой системы (г)

2,7 ± 0,32

3,6 ± 0,28

0,92

Длина стебля (см)

54,4 ± 6,5

55,35 ± 8,11

0,09

Масса листьев (г/раст.)

30,1 ± 4,25

47,7 ± 4,16

2,96

Масса стебля (г/раст.)

35,0 ± 3,53

46,7 ± 5,12

1,89

Масса семян (г/раст.)

36,9 ± 2,43

47,3 ± 3,63

2,37

Примечание. * tразности достоверно при tразности tst для р < 0,05 tst = 2,2.

Из табл. 1 видно, что обработка семян селеном и опрыскивание в фазу бутонизации растений фасоли увеличивает массу семян с одного растения на 28,2 %, массу листьев на 58,5 %. При расчете критерия Стьюдента t st должно соблюдаться неравенство tразности tst и разность полученных средних значений достоверна.

Уровень значимости данных для измерений массы семян и массы листьев составляет 95 %.

Положительная роль селена, проявляющаяся в интенсификации ростовых процессов и формировании зерен, отмечена И.И. Серегиной на пшенице [6].

Влияние селена на продуктивность фасоли может быть связано с воздействием этого элемента на развитие корневой системы в начальные периоды развития растений (рис. 1).

На фотографии видно, что обработка семян фасоли селеном влияет на развитие корневой системы: она становится более мощной, что сказывается на интенсификации фотосинтетической деятельности растений.

 

Рис. 1. Корневая система 20-дневных растений фасоли сорта «Сакса»

Данные по влиянию селена на содержание хлорофилла в листьях фасоли представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что обработка семян раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001 % незначительно изменяет содержание хлорофилла в листьях фасоли. На стадии плодоношения селен повышает содержание хлорофилла а в листьях фасоли на 54,9 % по сравнению с контрольными растениями, а хлорофилла b - на 80 % по сравнению с контрольными растениями. Установлено, что селен участвует в реакциях образования хлорофилла. Регуляторная роль заключается во взаимодействии с сульфгидрильными группами, содержащимися в ключевых ферментах синтеза хлорофилла [5]. Содержание пролина в листьях фасоли отражено в табл. 3.

Таблица 2 Влияние селена на содержание хлорофилла в листьях растений фасоли сорта «Сакса» (мг/г сырой массы)

Варианты

Проростки

Фаза плодоношения

хлорофилл а

хлорофилл b

хлорофилл а

хлорофилл b

контроль

0,6 ± 0,059

0,82 ± 0,078

0,51 ± 0,002

0,76 ± 0,003

Опыт

0,56 ± 0,014

0,82 ± 0,023

0,79 ± 0,007

1,36 ± 0,055

Таблица 3 Влияние селена на содержание пролина в листьях фасоли сорта Сакса (мкмоль/г сырой массы)

Варианты

Проростки

Фаза плодоношения

Контроль

1,01 ± 0,045

1,65 ± 0,081

Опыт

0,77 ± 0,038

2,02 ± 0,095

Из табл. 3 видно, что в проростках опытных растений фасоли содержание пролина снижено на 31 % по сравнению с контрольными проростками, а в фазу плодоношения повышается на 22,4 % по сравнению с контрольными растениями. Пролин - универсальный осморегулятор, являющийся участником защитных процессов растений.

Важное место в устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды занимает антиоксидантная система, нейтрализующая активные формы кислорода и сохраняющая структурно-функциональное состояние клеточных мембран, так, ферменты каталаза и пероксидаза - поддерживают перекисный гомеостаз.

На рис. 2 отражены данные по влиянию селена на активность фермента каталазы (мкат/л).

 

Рис. 2. Активность каталазы (мкат/л) в листьях контрольных и опытных растений фасоли в фазу плодоношения

На диаграмме показано увеличение активности каталазы в листьях опытных растений фасоли по сравнению с контрольными на 35,6 %.

Влияние селена на активность фермента пероксидазы в листьях фасоли отражено на диаграмме (рис. 3.)

 

Рис. 3. Активность пероксидазы в листьях контрольных и опытных растений фасоли в фазу плодоношения (отн.ед./г сырой массы)

На диаграмме показано увеличение активности пероксидазы в листьях опытных растений фасоли по сравнению с контрольными на 30,8 %. Эти показатели можно объяснить резкими изменениями температурных условий в период плодоношения растений. Повышение активности ферментов антиоксидантной системы связано с защитной функцией селена в растениях [7].

Выводы

Результаты исследования показывают, что обработка семян и растений фасоли сорта «Сакса» водным раствором селенита нат­- рия с концентрацией селена 0,001 % повышает продуктивность и биомассу фасоли, активизирует фотосинтетическую деятельность и работу антиоксидантной системы растений. Полученные научные данные применимы при выращивании растений фасоли сорта «Сакса» для повышения ее продуктивности и использования в качестве источника микроэлемента в более доступной для человека форме.

Рецензенты:

  • Мишанов А.И., д.б.н., профессор, зав. кафедрой технологии консервирования и оборудования пищевых производств Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск;
  • Степень Р.А., д.б.н., профессор кафедры промышленной экологии и процессов и аппаратов химических технологий Сибирского государственного технологического университета, г. Красноярк.

Работа поступила в редакцию 30.01.2012.


Библиографическая ссылка

Усубова Е.З., Жижаев A.M., Миронов П.В. ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ФАСОЛИ СОРТА «САКСА» (Phaseolus vulgaris L.) // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 3-2. – С. 257-260;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29587 (дата обращения: 19.10.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252