Рост проростков гречихи обыкновенной (Fagopyrum esculentum Moench) и накопление первичных и вторичных метаболитов при различных условиях минерального питания

Формирование и развитие проростков представляет собой важный этап онтогенетического развития растений, зависящий от эндогенного запаса метаболитов семян и их превращений, а также воздействия экзогенных факторов окружающей среды, включая влажность почвы, температуру, свет, 946

минеральное питание (1, 2). Для этого периода характерен переход от гетеротрофного типа питания к автотрофному, изменение структурной организации клеток и тканей, энергетических процессов (дыхание, фотосинтез), состояния гормональной, антиоксидантной и других систем (3-5).

К важным регуляторам жизнеспособности растений относятся фенольные соединения — одни из наиболее распространенных вторичных метаболитов, которые присутствуют во всех клетках и тканях (6, 7). Их содержание зависит от видовой принадлежности растений, стадии онтогенеза, условий произрастания и минерального питания (8-10). Функциональная роль фенольных соединений чрезвычайно разнообразна и связана с процессами фотосинтеза, дыхания, роста и развития растений, а также c устойчивостью к стрессовым воздействиям (6, 11, 12).

Гречиху обыкновенную ( Fagopyrum esculentum Moench) причисляют к главным продовольственным культурам, она возделывается во многих странах мира и успешно используется в различных отраслях промышленности. Для гречихи характерно значительное накопление фенольных соединений, в том числе рутина — вещества с высокой капилляроукрепляющей активностью (13, 14). Наибольшее содержание этих вторичных метаболитов отмечено в надземных органах растений, особенно в листьях и цветках (15, 16). Сообщалось об образовании фенольных соединений в проростках, где их количество было меньше, а состав менее разнообразен по сравнению со взрослыми растениями (17, 18). Поскольку фенольные соединения обладают высокой биологической и антиоксидантной активностью, в том числе как потенциальные компоненты функционального питания (13), изучение их накопления на начальных этапах онтогенеза растений представляет практический интерес.

В настоящей работе, сравнив ряд морфологических, физиологических и биохимических показателей у двух сортов гречихи (Девятка и Даша) в условиях различного минерального питания, мы выявили регуляторное действие макро- и микроэлементов на процессы раннего онтогенеза и накопления первичных и вторичных метаболитов в надземных органах при определенной сортовой специфичности реакции растений. У нового перспективного сорта Даша, который в 2018 году внесен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к применению в Российской Федерации, эти процессы охарактеризованы впервые.

Нашей целью была оценка особенностей начальных этапов онтогенеза, морфофизиологических характеристик и накопления в семядольных листьях фотосинтетических пигментов, сахаров и фенольных соединений у проростков гречихи обыкновенной в зависимости от обеспеченности элементами минерального питания.

Методика . Изученные сорта гречихи обыкновенной Девятка и Даша (19, 20) получены во Всероссийском НИИ зернобобовых культур и внесены соответственно в 2004 и 2018 году в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации.

Проростки выращивали методом рулонной культуры (10). Для этого семена помещали в чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную водой (контроль) или питательной средой Хогланда-Арнона (опыт) (21). После выдерживания в темноте в течение 24 ч их помещали в рулоны из фильтровальной бумаги (15 шт. в один рулон), которые ставили в пластиковые стаканы (по 7 рулонов в один стакан) с водой или питательной средой и выращивали в камере фитотрона ИФР РАН при 24 °С и 16часовом фотопериоде (5000 лк). Для исследования брали проростки, нахо- дящиеся на одной фазе онтогенетического развития: при выращивании на воде это были 11-е, 14-е и 18-е сут роста, при выращивании на питательной среде — 6-е, 11-е и 14-е сут (соответственно фазы 1-я, 2-я и 3-я). Критерием служили форма и размеры семядольных листьев, которые использовали для биохимических исследований.

Оценивали морфофизиологические параметры проростков — высоту надземной части и длину корней, а также массу семядольных листьев. Оводненность тканей определяли после высушивания растительного материала при 70 °С в термостате до постоянной массы (10).

Для извлечения пигментов листья проростков гомогенизировали в 96 % этаноле в темноте. Гомогенат центрифугировали (СМ-50, «ELMI Ltd.», Латвия) в течение 5 мин при 13000 об/мин. В надосадочной жидкости спектрофотометрическим методом (СФ-46, «ЛОМО», Россия) определяли количество хлорофиллов a и b (соответственно X = 665 нм и X = 649 нм), а также каротиноидов (X = 440 нм). Их содержание рассчитывали стандартным методом (22).

Сахара извлекали из растительного материала посредством экстракции 96 % этанолом (23). В надосадочной жидкости, полученной после центрифугирования гомогената (2 мин, 16000 об/мин), определяли суммарное содержание сахаров спектрофотометрическим методом по реакции с фенолом и серной кислотой (поглощение при X = 490 нм) (24). Калибровочную кривую строили по сахарозе.

Для экстракции фенольных соединений растительный материал гомогенизировали в 96 % этаноле и выдерживали при 45 °С в течение 45 мин (10, 24). Гомогенат центрифугировали (2 мин, 16000 об/мин). Надосадочную жидкость использовали для определения различных классов фенольных соединений спектрофотометрическим методом. Содержание суммы растворимых фенольных соединений оценивали с реактивом Фолина-Дениса (X = 725 нм), содержание флавоноидов — с 1 % водным раствором хлористого алюминия (X = 430 нм). Количество фенилпропаноидов определяли методом прямой спектрофотометрии растворов при X = 330 нм. Калибровочные кривые для расчета суммы фенольных соединений и флавоноидов строили по рутину, для расчета содержания фенилпропаноидов — по кофейной кислоте. В экспериментах использовали 3-кратные биологические и 2-кратные аналитические повторности измерений.

Дисперсионный анализ (ANOVA) проводили в программах SigmaPlot 12.3 и Microsoft Excel. В таблице и на графиках представлены средние арифметические значения полученных величин (M) и их стандартные ошибки (±SEM). Надстрочные символы обозначают достоверность различий средних значений по тесту Тьюки при р < 0,05.

Результаты . Важным показателем роста и развития растений служат их морфофизиологические характеристики, которые зависят от стадии онтогенеза, видовых и сортовых особенностей, а также действия внешних факторов, в том числе минерального питания (2, 4, 8).

Сорта гречихи Девятка и Даша — среднеспелые, высокоурожайные, устойчивые к полеганию (25, 26). При выведении сорта Даша отбор проводился на высокую озерненность и фотосинтетическую активность (20). Для этого сорта характерна более выраженная устойчивость к засухе, поражению аскохитозом и ложной мучнистой росой по сравнению с сортом Девятка (26). Следовательно, можно предположить некоторые различия в морфофизиологических характеристиках названных сортов, в том числе на ранних этапах онтогенеза, начиная с формирования и развития семядоль- ных листьев.

При выращивании в водной культуре (контроль) длина корней у проростков обоих сортов была практически одинаковой и увеличивалась в течение всего периода исследований (табл. 1). К 3-й фазе она возрастала на 57-60 % по сравнению с 1-й фазой. Это свидетельствует о значительном сходстве начальных этапов роста подземных органов у проростков двух сортов гречихи (1).

Формирование и развитие надземных органов обеспечивается как эндогенным запасом метаболитов в семенах, так и образованием новых метаболитов за счет процессов фотосинтеза (2, 27). В наших опытах высота гипокотилей у проростков сорта Девятка во все фазы онтогенеза достоверно превышала таковую у сорта Даша (в среднем на 16 %, р ≤ 0,05). У обоих сортов ее увеличение отмечалось при переходе ко 2-й фазе (на 40 % по сравнению с 1-й фазой), в дальнейшем высота гипокотилей не изменялась.

Полученные данные согласуются с показателями массы гипокотилей, которая у проростков сорта Девятка была достоверно (р ≤ 0,05) выше, чем у сорта Даша. При этом у сорта Девятка в первые две фазы онтогенеза она не изменялась, а к 3-й фазе увеличивалась на 19 % (р ≤ 0,05). У проростков сорта Даша масса гипокотилей не изменялась в течение всего периода роста. Эти результаты свидетельствуют о более быстром росте и накоплении биомассы в надземных органах у проростков традиционного сорта (Девятка) по сравнению с сортом следующего поколения (Даша).

Формирование и развитие листьев обеспечивает переход растений к автотрофному типу питания (1, 28). На всех этапах онтогенеза масса семядольных листьев у проростков обоих сортов гречихи была небольшой и практически равной. Единственным исключением оказались проростки сорта Девятка, у которых на 3-й фазе масса семядольных листьев была на 33 % выше (р ≤ 0,05) (см. табл. 1).

1. Морфофизиологическая характеристика проростков у двух сортов гречихи обыкновенной ( Fagopyrum esculentum Moench), выращенных в разных условиях, в зависимости от возраста ( M ±SEM, лабораторный опыт)

Фаза онтогенеза	Длина корня, см	Гипокотиль		Масса семядольных листьев, г	Оводненность семядольных листьев, %
		высота, см	масса, г
			Контроль	(вода)
			Сорт Девятка
1-я	7,08±0,30с	9,85±0,41d	0,13±0,02d	0,04±0,004d	89,53±1,62а
2-я	11,67±0,44b	14,07±0,31b	0,14±0,02d	0,04±0,009d	91,07±0,37а
3-я	12,04±0,80а	14,32±1,12b	0,16±0,02c	0,06±0,006c	91,05±0,16а
			Сорт Даша
1-я	7,42±0,32с	8,27±0,46e	0,11±0,01e	0,04±0,003d	88,77±0,69а
2-я	11,85±0,44b	11,74±0,31c	0,11±0,01e	0,04±0,005d	91,24±0,17а
3-я	13,00±1,00а	11,97±1,07c	0,12±0,01e	0,04±0,004d	91,43±1,45а
	Пита	т е л ь н ая с р ед а Х о г л а нд а - Ар н о н а (опыт)
			Сорт Девятка
1-я	7,62±0,44с	9,11±0,87d	0,15±0,01c	0,06±0,006c	88,28±0,11а
2-я	8,20±0,50с	14,69±0,91b	0,21±0,02b	0,06±0,010c	91,96±0,29а
3-я	11,02±0,26b	17,97±0,21a	0,27±0,02a	0,08±0,013a	93,50±0,60а
			Сорт Даша
1-я	7,72±0,38с	4,75±0,50f	0,14±0,02d	0,05±0,005c	88,79±0,50а
2-я	8,26±0,44с	13,69±0,29b	0,21±0,01b	0,07±0,007b	91,93±0,27а
3-я	11,24±0,32b	17,21±0,59a	0,27±0,02a	0,07±0,013b	95,48±1,58а
П р и м е ч а н и е. Достоверные различия			средних значений при р ≤ 0,05 отмечены неодинаковыми ла-
тинскими буквами.

На питательной среде Хогланда-Арнона (опыт), то есть в условиях обеспеченности макро- и микроэлементами, развитие проростков ускорялось по сравнению с контролем. Так, 6-суточные проростки в опытных вариантах по морфофизиологическим характеристикам соответствовали 11-суточным проросткам в контроле, 11-суточные — 14-суточным,

14-суточные — 18-суточным.

Длина корня у проростков двух сортов не различалась на всех этапах исследования. При этом во 2-ю и 3-ю фазы она была меньше, чем в контроле (см. табл. 1). Прирост корня за весь период составил 30 %, то есть наличие макро- и микроэлементов в среде замедляло развитие подземных органов.

Высота гипокотилей у проростков сорта Девятка в 1-ю и 2-ю фазы онтогенеза была равной в опытном и контрольном вариантах, а в 3-ю фазу оказалась больше в опыте. У сорта Даша опытный вариант всегда достоверно (р ≤ 0,05) отличался от контроля, причем в 1-ю фазу значения были ниже, во 2-ю и 3-ю фазы — выше. Следует также отметить, что высота гипокотилей у проростков сорта Девятка в 1-ю фазу была на 50 % ниже, чем у проростков сорта Даша, а в дальнейшем — практически равной. При этом ее общее увеличение за весь период исследования у сорта Девятка составило 50 %, у сорта Даша — 72 %. Что касается массы гипокотилей, то она была почти одинаковой у обоих сортов и в течение периода роста проростков увеличивалась на 44 %. Ее значения во все фазы онтогенеза в опытном варианте превышали контроль.

Определение массы семядольных листьев у проростков двух сортов гречихи не выявило значительных различий между ними. В процессе онтогенеза она увеличилась у сорта Девятка на 25 %, у сорта Даша — на 28 %. В целом почти все показатели надземных органов у проростков в опытных вариантах, особенно на завершающем этапе исследования (3-я фаза), оказались достоверно (р ≤ 0,05) выше контрольных, что свидетельствует о стимулирующем действии питательного раствора.

Содержание воды в тканях — важный показатель при оценке физиологического состояния растений (1). Оводненность семядольных листьев у проростков двух сортов гречихи была одинаковой и повышалась в процессе онтогенетического развития (см. табл. 1). Наибольшие значения были отмечены в завершающую фазу роста. Обеспеченность проростков гречихи минеральным питанием не влияла на этот показатель.

2. Содержание пигментов в семядольных листьях у проростков двух сортов гречихи обыкновенной ( Fagopyrum esculentum Moench), выращенных в разных условиях, в зависимости от возраста ( M ±SD)

Фаза	Хлорофиллы, мг/г сухой массы	Хлорофиллы, а/b	Каротиноиды,
онтогенеза	а         1        b         1 а + b		мг/г сухой массы

	Ко нтр оль (вода) Сорт Девятка
1-я	5,29±0,28d	1,24±0,12e	6,53±0,40d	4,26	0,81±0,04d
2-я	6,19±0,05c	1,51±0,04d	7,70±0,09с	4,09	0,98±0,03c
3-я	5,67±0,87cd	1,48±0,26d	7,15±1,13с Сорт Даша	3,83	0,49±0,05f
1-я	5,14±0,18d	1,30±0,11e	6,44±0,29d	3,95	0,71±0,10e
2-я	5,25±0,42d	1,38±0,12de	6,63±0,54d	3,80	0,96±0,09c
3-я	5,14±0,68d	1,39±0,04de Питат	6,53±0,72d ельная среда Сорт Девятка	3,70 (опыт)	0,52±0,19f
1-я	2,28±0,02f	3,51±0,05a	5,79±0,07e	0,01
2-я	5,44±0,18d	1,49±0,16d	6,93±0,34d	3,65	0,50±0,04f
3-я	7,25±0,03b	1,90±0,15c	9,15±0,18в Сорт Даша	3,81	1,23±0,01b
1-я	3,19±0,09e	3,78±0,26a	6,97±0,35d	0,84
2-я	6,22±0,53c	1,65±0,12d	7,87±0,65с	3,76	0,65±0,08e
3-я	9,09±0,61a	2,39±0,17b	11,48±0,70а	3,80	1,45±0,04a

П р и м еч а ни е. Достоверные различия средних значений при р ≤ 0,05 отмечены неодинаковыми латинскими буквами. Прочерки означают, то каротиноиды выявляли, начина со 2-й фазы онтогенеза.

Фотосинтез растений — главный биологический процесс, обеспечивающий жизнь всех организмов на планете (27). Для оценки его эффек- тивности используют такие показатели, как содержание хлорофиллов a и b в листьях и их соотношение (28). В контрольных условиях нашего опыта были выявлены различия в накоплении хлорофиллов a и b в семядольных листьях по мере роста проростков обоих сортов гречихи (табл. 2). У сорта Девятка содержание хлорофилла a в 1-ю фазу оказалось наименьшим, во 2-ю фазу достоверно повышалось на 17 % (р ≤ 0,05), а к 3-й фазе снижалось на 10 %, но превышало показатель в 1-ю фазу. Аналогичная, но менее выраженная тенденция проявлялась и в отношении хлорофилла b. В семядольных листьях у проростков сорта Даша содержание хлорофиллов a и b в течение всего периода исследования не изменялось и было практически равным таковому у проростков сорта Девятка в 1-ю фазу.

При оценке фотосинтетической продуктивности растительных тканей важно учитывать отношение хлорофиллов a/b, которое при оптимальных условиях роста приближается к 3 (27, 28). Для семядольных листьев проростков обоих сортов гречихи в контроле отмечали более высокие показатели отношения хлорофиллов a/b, причем в большей степени это было характерно для 1-й и 2-й фаз (см. табл. 2).

Пигментная система растений, помимо хлорофиллов, содержит каротиноиды, которые участвуют в функционировании реакционных центров и светособирающих комплексов фотосистем хлоропластов, поглощают свет в синей области спектра, защищают фотосинтетический аппарат от фотодеструкции, а также выполняют другие защитные функции (29, 30). У обоих сортов гречихи наблюдались одинаковые тенденции в накоплении каротиноидов: высокое содержание в 1-ю фазу, последующее увеличение во 2-ю фазу (примерно на 20 %) и значительное снижение в 3-ю фазу (почти в 2 раза). Следовательно, начальные этапы формирования и развития семядольных листьев у проростков гречихи при низком уровне минерального питания характеризуются значительным накоплением каротиноидов, что может свидетельствовать об их важной роли в этот период онтогенетического развития (31).

Изучение накопления пигментов в семядольных листьях у проростков гречихи, выращенных на питательной среде, выявило несколько иные тенденции. Содержание хлорофиллов a и b в них достоверно (р < 0,05) повышалось в течение всего периода наблюдений, что не было характерно для контрольных вариантов (см. табл. 2). В 1-ю фазу количество хлорофилла a в семядольных листьях у проростков сортов Девятка и Даша было минимальным (соответственно в 2,3 и 1,6 раза ниже, чем в контроле, р ≤ 0,05). Содержание хлорофилла b в эту фазу оказалось наибольшим и превышало контрольный показатель почти в 3 раза (р ≤ 0,05). Последующее развитие семядольных листьев (2-я и 3-я фазы) сопровождалось значительным (р ≤ 0,05) повышением в них содержания хлорофиллов a и b, что в большей степени проявлялось у сорта Даша. При его селекции проводился отбор на фотосинтетическую продуктивность растений (27), и эта особенность проявлялась уже на ранних этапах их развития. Следует также отметить, что суммарное содержание хлорофиллов a и b в семядольных листьях в опытных вариантах за весь период исследования достоверно (р ≤ 0,05) повысилось: у сорта Девятка на 58 %, у сорта Даша — на 64 %.

Что касается отношения хлорофиллов a/b в семядольных листьях, то в 1-ю фазу оно было низким (0,06 и 0,80 соответственно у сорта Девятка и сорта Даша), а во 2-ю и 3-ю фазы значительно повышалось и становилось практически равным у обоих сортов (в среднем 3,76). Эти показатели соответствовали контрольным, то есть наблюдалось значительное сходство в формировании фотосинтетического аппарата в семядольных ния хлоропластов — важных источников энергии

Рис. 1. Содержание сахаров (А) и фенольных соединений (Б) в семядольных листьях у проростков гречихи обыкновенной ( Fagopyrum esculentum Moench) сортов Девятка (белые столбики) и Даша (серые столбики) , выращенных на воде (слева) и питательной среде Хогланда-Арнона (справа) , в разные фазы онтогенеза. Достоверные различия средних значений при р ≤ 0,05 отмечены неодинаковыми латинскими буквами над барами.

листьях гречихи в более поздние фазы онтогенеза, которое не зависело от минерального питания проростков (см. табл. 2).

В опытных вариантах накопление каротиноидов в семядольных листьях было практически равным у проростков обоих сортов гречихи (см. табл. 2). Его отмечали, начиная со 2-й фазы, но оно было ниже, чем в контроле, а к 3-й фазе увеличивалось почти в 2,5 раза (р ≤ 0,05) и значительно превышало контроль.

В целом, наличие питательных элементов способствовало более эффективному образованию хлорофиллов и каротиноидов, что было следствием быстрого роста растений, развития семядольных листьев и формирова-метаболитов (27, 28).

Известно, что на начальных этапах онтогенеза растения испытывают существенную потребность в энергии и метаболитах для роста и накопления биомассы (1, 2). Растворимые сахара становятся для них основной транспортной формой ассимилятов и могут служить исходными субстратами для многих процессов метаболизма, а также образования структурных элементов клеток и тканей, что необходимо для развития проростков (32).

Накопления растворимых сахаров в семядольных листьях в контрольных вариантах было практически рав ным у проростков двух сортов гречихи в течение трех фаз онтогенеза (рис. 1, А). В 1-ю фазу количество сахаров было высоким, во 2-ю фазу — достоверно (р ≤ 0,05) снижалось (на 51 %), в 3-ю фазу — повышалось (р ≤ 0,05), достигая исходных значений. Эти различия были обусловлены обеспеченностью исходными субстратами для образования растворимых сахаров, а именно запасными веществами в семенах гречихи (1-я фаза), их последующим истощением и активным ростом проростков (2-я фаза) и, наконец, фотосинтезом (3-я фаза), приводящим к повышению количества метаболитов и накоплению растворимых сахаров (23, 32).

Для накопления растворимых сахаров в семядольных листьях проростков, выращенных на питательной среде, наблюдалась иная тенденция (см. рис. 1, А). У сорта Девятка на всех этапах исследования содержание растворимых сахаров было одинаковым и достаточно приближенным к значениям в контроле в 1-ю и 3-ю фазы. У сорта Даша в 1-ю фазу оно оказалось равным таковому у сорта Девятка, во 2-ю фазу — снижалось на 25 % (р ≤ 0,05), в 3-ю — фазу возрастало на 47 % (р ≤ 0,05). Такая закономерность характерна только для сорта Даша, который был создан селекционерами посредством отбора по интенсивности фотосинтетической активности (20, 26).

Фенольные соединения — одни из важнейших метаболитов растений, роль которых, как и химическая структура, чрезвычайно разнообразна (6, 7). При выращивании в контрольных условиях в 1-ю фазу у сорта Девятка количество фенольных соединений в семядольных листьях было на 13 % выше, чем у сорта Даша (см. рис. 1, Б). Во 2-ю и 3-ю фазы накопление фенольных соединений достоверно (р ≤ 0,05) увеличивалось у сортов Девятка и Даша соответственно на 22 и 28 % и становилось одинаковым. В определенной степени это могло быть следствием равной фотосинтетической активности семядольных листьев в указанный период онтогенеза, о чем свидетельствует содержание в них фотосинтетических пигментов (см. табл. 2). Известно, что хлоропласты — одно из основных мест биосинтеза фенольных соединений в клетках зеленых растений (33).

При выращивании на питательной среде у проростков обоих сортов гречихи суммарное содержание фенольных соединений в семядольных листьях в большинстве случаев было достоверно (р ≤ 0,05) ниже, чем в контроле (см. рис. 1, Б). При этом у сорта Девятка наименьшее значение показателя отмечали в 1-ю фазу, ко 2-й фазе оно повышалось на 32 % (р ≤ 0,05) и оставалось таким до 3-й фазы, как и в контрольном варианте. У сорта Даша в 1-ю фазу количество фенольных соединений также было самым низким и не отличалось от показателя у сорта Девятка. Ко 2-й фазе оно достоверно повышалось на 15 % (р ≤ 0,05), а к 3-й фазе уве- значения.

личивалось в 2 раза и достигало максимального

Рис. 2. Содержание фенилпропаноидов (А) и флавоноидов (Б) в семядольных листьях у проростков гречихи обыкновенной ( Fagopyrum esculentum Moench) сортов Девятка (белые столбики) и Даша (серые столбики) , выращенных на воде (слева) и питательной среде Хогланда-Арнона (справа) , в разные фазы онтогенеза. Достоверные различия средних значений при р ≤ 0,05 отмечены неодинаковыми латинскими буквами над барами.

Как уже отмечалось, фенольные соединения в растениях чрезвычайно разнообразны по структуре и представлены различными классами (7). К наиболее простым из них относятся фенилпропаноиды (6). В семядольных листьях у проростков гречихи, выращенных в контрольных условиях, в 1-ю фазу содержание фенил-пропаноидов было наименьшим, что в большей степени проявлялось у сорта Даша (рис. 2, А). Ко 2-й фазе оно достоверно (р ≤ 0,05) возрастало (у сортов Девятка и Даша соответственно на 50 и 60 %), а в дальнейшем (3-я фаза) уменьша- лось у сорта Девятка на 14 % (р ≤ 0,05) и не изменялось у сорта Даша. Результатом этого стало одинаковое содержание фенилпропаноидов в семядольных листьях у проростков обоих сортов гречихи в конце периода ис- следования.

При достаточном минеральном питании накопление фенилпро-паноидов в семядольных листьях в 1-ю фазу и особенно во 2-ю фазу оказалось ниже по сравнению с контролем, а в 3-ю фазу превышало его (см.

рис. 2, А). В 1-ю фазу этот показатель был самым низким, что в большей степени проявлялось у сорта Девятка. Ко 2-й фазе он достоверно (р ≤ 0,05) повышался (у сорта Девятка и Даша соответственно на 53 и 22 %). Наибольшие изменения в содержании фенилпропаноидов отмечали в 3-ю фазу, когда их значения резко возрастали (в среднем на 50 %, р ≤ 0,05) и становились достаточно близкими к таковым в контрольных вариантах.

Известно, что для гречихи характерно образование флавоноидов — наиболее распространенных представителей фенольных соединений в надземных органах растений (6, 16). При выращивании проростков на воде в 1-ю фазу онтогенеза содержание флавоноидов в семядольных листьях у сорта Девятка почти в 2 раза превышало значение у сорта Даша (см. рис. 2, Б). Во 2-ю фазу оно не изменялось, а в 3-ю фазу снижалось на 22 % (р ≤ 0,05). У сорта Даша наблюдалась иная тенденция: содержание флавоноидов повышалось ко 2-й фазе на 41 % (р ≤ 0,05) и в дальнейшем не изменялось.

При выращивании проростков гречихи на питательной среде содержание флавоноидов в семядольных листьях у обоих сортов отличалось от контрольных значений (см. рис. 2, Б). При этом у сорта Девятка оно повышалось на 25 % (р ≤ 0,05) в 1-ю и 2-ю фазы, а затем не изменялось, тогда как у сорта Даша увеличение наблюдалось в течение всего периода исследования (1-ю и 2-ю фазы — на 32 %, 3-я фаза — на 43 %; р ≤ 0,05).

Все вышеизложенное свидетельствует о том, что условия минерального питания оказывают значительное влияние на начальные этапы онтогенеза растений гречихи обыкновенной. При выращивании на питательной среде Хогланда-Арнона скорость роста надземных органов и накопление пигментов (хлорофиллов а и b, а также каротиноидов) в семядольных листьях было выше по сравнению с контролем, что в большей степени проявлялось в конце периода исследования (3-я фаза онтогенеза). В литературе имеются данные о положительном влиянии минерального питания на прирост биомассы растений и содержание различных форм хлорофилла в листьях растений (22, 34, 35). Что касается отношения хлорофиллы a/b, то этот показатель не зависел от условий минерального питания.

Сахара — промежуточный продукт фотосинтеза (28). Между их накоплением и содержанием хлорофиллов достаточно часто отмечалась положительная корреляция (28, 32). Однако в случае проростков двух сортов гречихи четко выраженной тенденции не наблюдалось. Суммарное содержание фенольных соединений в семядольных листьях в контроле было выше по сравнению с опытом. Следовательно, в условиях лучшей обеспеченности проростков гречихи минеральными элементами количество вторичных метаболитов фенольной природы в надземных органах снижалось, что может быть следствием их интенсивного роста. Об уменьшении накопления полифенолов при активация роста растений сообщалось в литературе (6, 9). В то же время содержание отдельных их классов (фенилпропаноидов и флавоноидов) в семядольных листьях у проростков сорта Даша, выращенных на питательной среде, как правило, повышалось, а у проростков сорта Девятка — снижалось, за исключением 3-й фазы роста, где прослеживалась противоположная тенденция. Изменения в биосинтезе определенных классов фенольных соединений в проростках гречихи обыкновенной при различных условиях минерального питания требуют дальнейших исследований.

Таким образом, начальные этапы онтогенетического развития проростков двух сортов гречихи обыкновенной определяются запасом пита-954

тельных веществ в семенах и наличием микро- и макроэлементов. Внесение последних ускоряет рост надземных органов (в среднем на 20-30 %), развитие семядольных листьев (на 25 % для сорта Девятка и на 42 % для сорта Даша) и повышает фотосинтетическую активность по сравнению с аналогичными показателями у проростков, при выращивании которых питательную среду заменяли на воду. Все это отражается на содержании пигментов, накоплении первичных (сахара) и вторичных (различные классы фенольных соединений) метаболитов. Следовательно, изменяя обеспеченность элементами минерального питания при выращивании растений, можно регулировать их рост и развитие, а также накопление метаболитов.