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».

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 %, рН_KCl 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.

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

Примечание. * t_{разности} достоверно при t_{разности} ≥ t_st для р < 0,05 t_st = 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 t_{разности} ≥ t_st 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.

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

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).

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.)

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].

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.

• 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.