В связи с ухудшением экологической обстановки в крупных городах РФ, изменением климата и старением городских древесно-кустарниковых насаждений для озеленения требуются новые виды растений и эффективные способы стимулирования их роста и развития. В настоящее время различными исследователями разрабатываются новые стимуляторы роста и развития, древесно-кустарниковых растений [2, 4, 6] В статье И.М. Кокшеевой [3] приводятся результаты экспериментов по оптимизации методик проращивания семян для видов рода Rhododendron L. (семейство Ericaceae D.C.). Приведены данные о влиянии стимулятора роста эпина и минерального удобрения AVA для посева семян, доказано их положительное влияние на всхожесть, энергию прорастания семян представителей рода рододендрон.
Объектом исследований нами были выбраны семена рододендрона Ледебура (Rhododendron ledebourii Pojark.), в природе произрастающего на Алтае, в Монголии. Рододендрон Ледебура представляет собой полувечнозеленый кустарник до 2 м высотой, обладающий высокими декоративными свойствами [1]. По многолетним наблюдениям в условиях ботанического сада им. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета рододендрон Ледебура является зимостойким, засухоустойчивым и плодоносящим растением.
Целью исследований являлось изучение влияния на всхожесть и ростовые процессы рододендрона Ледебура соединений хинолинового ряда.
Материалы и методы исследования
Для испытания влияния на всхожесть семян и ростовые процессы рододендрона Ледебура нами совместно с кафедрой органической химии Воронежского госуниверситета были испытаны синтезированные органические соединения хинолинового ряда:
1. 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин, кристаллический порошок, коричневого цвета.
2. 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин, кристаллический порошок бежевого цвета.
3. 1,2,3,4-тетрагидрохинолин-8-карбоновая кислота, белый порошок, плохо растворимый в воде.
Для каждого из испытываемых соединений нами были взяты три концентрации: 0,1; 0,05; 0,01%. Для каждой из концентраций эксперимент проводили в трех повторностях по 100 семян. Обработку семян проводили 18-часовым замачиванием в каждом их исследуемых растворов, после чего семена помещались в чашки Петри на фильтровальную бумагу. В качестве контроля были взяты семена рододендрона Ледебура, замоченные в водопроводной воде в трех повторностях по 100 семян. Для сравнения действия испытуемых соединений на семена и ростовые процессы рододендрона Ледебура нами использовался стандартный стимулятор эпинбрассинолит («Эпин-Экстра» ННПП «НЭСТ М», РФ). «Эпин-Экстра» применялся в концентрации, рекомендованной производителем (0,05%). Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ «Stadia». Процедура группировки данных и их обработка изложены в работе А.П. Кулаичева [5]. Сравнение высоты проростков осуществлялось с использованием t-критерия Стьюдента. Всхожесть семян в контрольном и опытных вариантах сравнивали с использованием Z-апроксимации для критерия равенства частот. Влияние фактора воздействия химических соединений на ростовые показатели изучаемого растения определяли с использованием параметрического дисперсионного анализа. Силу влияния фактора вычисляли согласно рекомендациям Cнедекора (в%). Для оценки степени варьирования признака определяли коэффициент вариации (Cv) согласно рекомендациям Г.Ф. Лакина. Cv менее 10% соответствует низкой степени варьирования признака, от 10 до 25% - средней, свыше 25% - высокой [7].
Результаты исследований и их обсуждение
В результате проведенных исследований было установлено, что все изучаемые химические соединения во всех взятых концентрациях оказали влияние на всхожесть семян рододендрона Ледебура. Средняя всхожесть семян в контроле составила 29,7% (табл. 1), а средняя всхожесть при использовании коммерческого препарата «Эпин-Экстра» - 52,3%. Максимальная средняя всхожесть нами отмечена при использовании концентраций 0,01% и 0,05% 1,2,3,4-тетрагидрохинолин -8-карбоновой кислоты (39,8 и 30,3% соответственно, различия с контролем достоверны (P < 0,01)), концентрации 0,1% 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин (35%). При использовании химических стимуляторов в указанных концентрациях всхожесть семян рододендрона Ледебура была выше, чем в контрольной группе. Следует отметить, что при обработке семян растворами 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолина и 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолина с увеличением концентрации отмечается увеличение всхожести. Наименьшие значения средней всхожести семян наблюдались при обработке семян концентрацией растворов 0,1% 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолина, 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолина. Было отмечено, что средняя всхожесть семян при использовании растворов всех изучаемых химических соединений ниже, чем при использовании коммерческого препарата «Эпин-Экстра».
Дисперсионный анализ выявил влияние химических соединений на высоту проростков рододендрона Ледебура (табл. 2). Минимальные значения силы влияния отмечены для химического соединения 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин (0,2%), а максимальные для 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолина (1,5%).
При анализе полученных данных было установлено, что все изучаемые химические соединения оказывают влияние на ростовые процессы проростков рододендрона Ледебура (табл. 3). Средняя высота проростков в контрольной группе составила наименьшее значение из всех рассматриваемых (0,45 ± 0,01 см), варьирование признака было невысоким (Cv = 11,1%). Воздействие коммерческого препарата «Эпин-Экстра» оказалось положительным (1,15 ± 0,05 см), при незначительном коэффициенте вариации 4,8%. Наибольшие значения высоты проростков рододендрона Ледебура были отмечены для растворов следующих химических соединений: 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин в кон-
центрации 0,05% (1,28 ± 0,01 см), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин в концентрации 0,1% (1,24 ± 0,02 см), 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин в концентрации 0,1%, (1,23 ± 0,01 см). Значения высоты проростков для указанных концентраций соединений выше значений высоты проростков рододендрона Ледебура при обработке препаратом «Эпин-Экстра». Наименьшие значения высоты проростков отмеченые для следующих химических соединений, при этом они превышают значения в контрольной группе: 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин в концентрации 0,05% (0,46 ± 0,09 см), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин в концентрации 0,1% (0,47 ± 0,01 см). Следует отметить низкие значения коэффициента вариации и дисперсии для всех концентраций химических соединений, контроля и «Эпина-Экстры» (Cv: от минимального 2,6% до максимального 11,1%; Sx2: от минимального 0,001 до максимального 0,009), что свидетельствует о выровненной реакции генотипов на действие стимуляторов. В целом, все исследуемые химические соединения оказывают стимулирующее действие на высоту проростков рододендрона Ледебура.
Таблица 1
Всхожесть семян (%) рододендрона Ледебура при их обработке химически синтезированными соединениями хинолинового ряда
|
Название стимулятора, концентрация,% |
Всхожесть семян,% |
Max - min |
Cv |
Sx2 |
Sx |
|
Контроль |
29,7 |
16-49 |
58,1 |
296,3 |
17,2 |
|
Эпин 0.05% |
52,3 |
44-62 |
17 |
82,3 |
9 |
|
2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин |
|||||
|
0,01% |
15,2***, с |
10-18 |
29,3 |
19 |
4,34 |
|
0,05% |
28,5с |
6-48 |
75 |
444 |
21 |
|
0,1% |
39,3*, с |
30-50 |
25,6 |
101,3 |
10 |
|
2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин |
|||||
|
0,01% |
27,6с |
18-40 |
41,8 |
129,3 |
11,4 |
|
0,05% |
27,3с |
16-39 |
42,6 |
133 |
11,5 |
|
0,1% |
35,4в |
27-50 |
37,1 |
169 |
13 |
|
1,2,3,4-тетрагидрохинолин -8-карбоновая кислота |
|||||
|
0,01% |
39,8**, в |
14-62 |
60,9 |
584,3 |
24,2 |
|
0,05% |
30,3**, с |
15-41 |
44,9 |
185,3 |
13,6 |
|
0,1% |
22,3*, с |
17-27 |
22,4 |
25,3 |
5 |
Обозначения: * - различия с контролем достоверны (P < 0,05); ** - различия с контролем достоверны (P < 0,01); *** - различия с контролем достоверны (P < 0,001); а - различия с эпином достоверны (P < 0,05); в - различия с эпином достоверны (P < 0,01); с - различия с эпином достоверны (P < 0,001); Сv - коэффициент вариации; Sx2 - дисперсия; Sx - стандартное отклонение.
Таблица 2 Сила влияния химических соединений на высоту проростков рододендрона Ледебура
|
Название стимулятора, концентрация,% |
С контролем |
С эпином |
Без учета контроля |
|
2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин |
1,5*** |
1*** |
1*** |
|
2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин |
1*** |
0,2*** |
0,5*** |
|
1,2,3,4-тетрагидрохинолин -8-карбоновая кислота |
1*** |
1*** |
1*** |
Обозначения: * - влияние фактора достоверно (P < 0,05); ** - влияние фактора достоверно (P < 0,01); *** - влияние фактора достоверно (P < 0,001).
При сравнении влияния на всхожесть и ростовые процессы рододендрона Ледебура были выявлены химические соединения, оказывающие стимулирующий эффект на оба показателя: 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин (в концентрации 0,1%), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин (в кон- центрации 0,1%).
Выводы
Полученные данные о влиянии изучаемых химических соединений позволяют сделать вывод об их стимулирующем действии на всхожесть семян рододендрона Ледебура и ростовые процессы. Значения средней всхожести семян при обработке 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолином (концентрация 0,05 и 0,1%), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолином (концентрация 0,1%), 1,2,3,4-тетрагидрохинолин-8-карбоновая кислотой (концентрация 0,01 и 0,05%), выше, чем у контрольной группы. У двух рассматриваемых соединений, принадлежащих хинолиновому ряду (2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин, 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин), просматривается отчетливая тенденция увеличения всхожести семян при увеличении концентрации.
Таблица 3
Высота проростков рододендрона Ледебура при их обработке химически синтезированными соединениями хинолинового ряда
|
Название стимулятора, концентрация,% |
Высота проростков, см |
Max - min |
Cv |
Sx2 |
Sx |
|
Контроль |
0,45 ± 0,01 |
0,4-0,5 |
11,1 |
0,034 |
0,05 |
|
Эпин 0.05% |
1,15 ± 0,05 |
1-1,2 |
4,8 |
0,003 |
0,05 |
|
2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин |
|||||
|
0,01% |
1,12 ± 0,02*** |
1-1,2 |
7,3 |
0,007в |
0,08 |
|
0,05% |
1,09 ± 0,01*** |
1-1,1 |
2,6 |
0,001а |
0,03 |
|
0,1% |
1,23 ± 0,01*** |
1-1,3 |
5,8 |
0,005 |
0,07 |
|
2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин |
|||||
|
0,01% |
1,08 ± 0,08*** |
1-1,1 |
3,7 |
0,002 |
0,04 |
|
0,05% |
1,28 ± 0,01*** |
1,2-1,3 |
3,1 |
0,002а |
0,04 |
|
0,1% |
1,24 ± 0,02*** |
1,1-1,3 |
7,5 |
0,007 |
0,09в |
|
1,2,3,4-тетрагидрохинолин -8-карбоновая кислота |
|||||
|
0,01% |
1,02 ± 0,01*** |
0,9-1,1 |
7,8 |
0,006а |
0,08 |
|
0,05% |
0,46 ± 0,09* |
0,4-0,5 |
8,7 |
0,002 |
0,04 |
|
0,1% |
0,47 ± 0,01* |
0,4-0,5 |
4,3 |
0,002 |
0,05 |
Обозначения: * - различия с контролем достоверны (P < 0,05); ** - различия с контролем достоверны (P < 0,01); *** - различия с контролем достоверны (P < 0,001); а - различия дисперсий в опыте и контроле достоверны (P < 0,05); в - различия дисперсий в опыте и контроле достоверны (P < 0,01); с - различия дисперсий в опыте и контроле достоверны (P < 0,001); Сv - коэффициент вариации; Sx2 - дисперсия; Sx - стандартное отклонение.
Значения высоты проростков при использовании трех концентраций рассматриваемых химических соединений превысило значение контроля. Высота проростков при использовании 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолина (концентрация 0,1%), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолина (концентрация 0,05 и 0,1%) превысила значения высоты проростков при использовании рекомендуемой концентрации коммерческого препарата «Эпин-Экстра».
Для всех концентраций химических соединений, контроля и «Эпина-Экстры» наблюдаются низкие значения коэффициента вариаций и дисперсий, что свидетельствует о выровненной реакции генотипа на действие химических соединений, оказывающих стимулирующие действие.
Химические соединения 2,2,4-триметил - 1,2,3,4-тетрагидрохинолин (в концентрации 0,1%), 2,2,4-триметил - 1,2-дигидрохинолин (в концентрации 0,1%), 1,2,3,4-тетрагидрохинолин-8-карбоновая кислота (в концентрациия 0,01%) оказывают стимулирующее действие как на всхожесть, так и на высоту проростков.
Рост и развитие деревьев и кустарников происходит достаточно медленно, по сравнению с другими жизненными формами растений, поэтому полученные данные о стимулирующем действии синтезированных химических соединений на всхожесть и высоту проростков позволяют получить большее число растений рододендрона Ледебура и ускорить их развитие.
Работа выполнена в рамках и при поддержке государственного контракта на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» № 16.518.11.7099.
Рецензенты:
-
Дурнова Н.А., д.б.н., профессор, зав. кафедрой общей биологии, фармакогнозии и ботаники ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, г. Саратов;
-
Полуконова Н.В., д.б.н., профессор кафедры общей биологии, фармакогнозии и ботаники ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 06.04.2012.