Проявление эффекта гормезиса у растений ячменя (Hordeum vulgare L.) в контрастных условиях произрастания при -облучении семян

Автор: Чурюкин Р.С., Гераськин С.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Кормовые культуры: физиология растений

Статья в выпуске: 4 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

Выяснение механизмов адаптивных реакций организма на слабые внешние воздействия - одна из наиболее сложных и актуальных проблем современной биологии. К таким реакциям относится эффект гормезиса, представляющий собой стимулирующее действие умеренных доз стрессоров, существование которого при воздействии низкими дозами разнообразных физических и химических агентов многократно подтверждено на всех уровнях организации живой материи. Динамику роста и развития растений, выросших из γ-облученных семян ячменя ( Hordeum vulgare L.) сорта Нур (сочетает высокий потенциал продуктивности - до 80 ц/га, устойчивость к засухе, хорошие фуражные и пивоваренные качества зерна, высокую устойчивость к полеганию, ряду опасных болезней), изучали в полевом эксперименте. Показано, что облучение семян существенно влияло на развитие растений в течение всего вегетационного периода. Сокращалась длительность начальных этапов онтогенеза, а фаза полной спелости наступала на 5-7 сут раньше, чем в контроле. Увеличивалась длина стеблей, масса 1000 зерен, число зерен в колосе, число продуктивных стеблей, масса соломы и колосьев. Зависимость значений хозяйственно ценных признаков от дозы γ-облучения семян статистически значимо лучше описывалась моделями, учитывающими гормезис. Влияние предпосевного облучения различалось в годы с контрастными погодными условиями. В засушливом 2014 году повышение урожая определялось увеличением числа продуктивных стеблей, а в оптимальных условиях 2015 года - ростом числа зерен в колосе. В 2016 году увеличение количества осадков в 2,5 раза относительно климатической нормы нивелировало стимулирующие эффекты. Полученные в настоящей работе результаты свидетельствуют о том, что предпосевное γ-облучение семян существенно влияет на развитие растений ячменя в течение всего вегетационного периода, изменяя структуру урожая. У растений из семян, облученных в стимулирующих дозах, статистически значимо увеличилось проявление хозяйственно ценных признаков при выращивании в контрастные по погодным условиям вегетационные сезоны. Конкретная реализация эффекта гормезиса зависит от условий, в которых происходило развитие растений.

Еще

Ячмень, семена, γ-облучение, гормезис, стимуляция роста и развития, урожайность

Короткий адрес: https://sciup.org/142214075

IDR: 142214075   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.820rus

Список литературы Проявление эффекта гормезиса у растений ячменя (Hordeum vulgare L.) в контрастных условиях произрастания при -облучении семян

  • Calabrese E.J., Baldwin L.A. Radiation hormesis: its historical foundations as a biological hypothesis. Human & Experimental Toxicology, 2000, 19: 41-75 ( ) DOI: 10.1191/096032700678815602
  • Gressel J., Dodds J. Commentary: Hormesis can be used in enhancing plant productivity and health; but not as previously envisaged. Plant Sci., 2013, 213: 123-127 ( ) DOI: 10.1016/j.plantsci.2013.09.007
  • Belz R.G., Duke S.O. Herbicides and plant hormesis. Pest Management Science, 2014, 70: 698-707 ( ) DOI: 10.1002/ps.3726
  • Волкова П.Ю., Чурюкин Р.С., Гераськин С.А. Влияние γ-облучения семян на активность ферментов в проростках ячменя. Радиационная биология. Радиоэкология, 2016, 56(2): 1-7 ( ) DOI: 10.7868/S0869803116020144
  • Kurobane I., Yamagughi H. The effects of gamma irradiation on the production and secretion of enzymes, and on enzyme activities in barley seeds. Environmental and Experimental Botany, 1979, 19: 75-84 ( ) DOI: 10.1016/0098-8472(79)90011-X
  • Аксенова Н.П. Регуляция покоя и прорастания клубней картофеля. Физиология растений, 2013, 60(3): 307-319.
  • Okamoto H., Tatara A. Effect of low dose γ-irradiation on the cell cycle duration of barley roots. Environmental and Experimental Botany, 1995, 35(3): 73-88 ( ) DOI: 10.1016/0098-8472(95)00008-6
  • Гудков И.Н. Основы общей и сельскохозяйственной радиобиологии. Киев, 1991.
  • Гудков И.Н. Анализ причин неудовлетворительной воспроизводимости в полевых условиях стимулирующего эффекта ионизирующей радиации при предпосевном облучении семян сельскохозяйственных культур. В сб.: Сельскохозяйственная радиобиология. Кишинев, 1989: 49-56.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого эксперимента. М., 1985.
  • Гераськин С.А., Чурюкин Р.С., Казакова Е.А. Модификация γ-облучением семян развития растений ячменя на ранних этапах онтогенеза. Радиационная биология. Радиоэкология, 2015, 55(5): 607-615 ( ) DOI: 10.7868/S0869803115060065
  • Geraskin S., Churyukin R., Volkova P. Radiation exposure of barley seeds can modify the early stages of plants’ development. Journal of Environmental Radioactivity, 2017, 177: 71-83 ( ) DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.06.008
  • Belz R.G., Cedegreen N. Parthenin hormesis in plants depends on growth conditions. Environmental and Experimental Botany, 2010, 69: 293-301 ( ) DOI: 10.1016/j.envexpbot.2010.04.010
  • Гидрометцентр России. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Режим доступа: http://meteoinfo.ru/climate/klimatgorod/1695-1246618396. Без даты.
  • Cedergreen N., Ritz C., Streibig J.C. Improved empirical models describing hormesis. Environmental Toxicology and Chemistry, 2007, 24(12): 3166-3172 ( ) DOI: 10.1897/05-014R.1
  • Левин В.И. Агроэкологические аспекты предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур гамма-лучами. М., 2000.
  • Кузин А.М. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы (к проблеме биологического действия малых доз). М., 1977.
  • Березина Н.М. Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных растений. М., 1964.
  • Arisnabarreta S., Miralles D.J. Radiation effects on potential number of grains per spike and biomass partitioning in two-and six-rowed near isogenic barley lines. Field Crops Research, 2008, 107(3): 203-210 ( ) DOI: 10.1016/j.fcr.2008.01.005
  • Железнов А.В., Железнова Н.Б., Кукоева Т.В. Изменчивость ячменя разного географического происхождения по элементам структуры урожая. Сельскохозяйственная биология, 2012, 1: 33-40 ( ) DOI: 10.15389/agrobiology.2012.1.33rus
  • Коновалов Ю.Б. Формирование продуктивности колоса яровой пшеницы и ячменя. М., 1981.
  • Шатилов Н.С., Ваулин А.В. Динамика ассимиляционной поверхности и роль отдельных органов растений в формировании урожая ячменя. Известия ТСХА, 1972, 1: 35-40.
  • Ray D.P., Gerber J.S., MacDonald G.M., West P.C. Climate variation explains a third of global crop yield variability. Nature communications, 2014, 1: 1-9 ( ) DOI: 10.1038/ncomms6989
  • Sheppard S.C., Hawkins J.L. Radiation hormesis of seedlings and seeds, simply elusive or an artifact? Environmental and Experimental Botany, 1990, 30: 17-25 ( ) DOI: 10.1016/0098-8472(90)90004-N
  • Грингоф И.Г. Клещенко А.Д. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Обнинск, 2011.
  • Можаев Н.И., Серикпаев Н.А., Стыбаев Г.Ж. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. Астана, 2013.
  • Hodge A., Berta G., Doussan C., Merchan F., Crespi M. Plant root growth, architecture and function. Plant Soil, 2009, 321: 153-187 ( ) DOI: 10.1007/s11104-009-9929-9
  • Melki M., Marouani A. Effects of gamma rays irradiation on seed germination and growth of hard wheat. Environmental Chemistry Letters, 2010, 8: 307-310 ( ) DOI: 10.1007/s10311-009-0222-1
  • Плищенко В.М., Голубь А.С. Структура урожая ярового ячменя в зависимости от условий вегетации в период прохождения этапов онтогенез. АгроXXI, 2009, 1-3: 40-42.
Еще
Статья научная