Влияние предпосевной обработки семян ячменя переменным электромагнитным полем на эффективность использования запасных веществ эндосперма

Введение. Одним из перспективных способов предпосевной обработки семян является применение электромагнитного поля, в частности, переменного электромагнитного поля промышленной частоты (ПЭМП ПЧ). Это недорогой и экологически безопасный способ повышения всхожести семян и увеличения урожайности [6, 7, 8]. Обработка семян в ПЭМП ПЧ приводит к существенному увеличению энергии прорастания, что способствует быстрому поглощению воды семенами и прорастанию [2, 4, 11, 12, 13]. При этом происходит ускорение прохождения прорастающими семенами микрофенологических фаз прорастания [13]. Однако остается невыясненным вопрос, за счет чего формируются более мощные проростки после предобработки семян - за счет ускоренного расходования запасных веществ эндосперма семени или же за счет более эффективного их использования.

Когда покоящиеся семена попадают в условия оптимального увлажнения, поглощают воду до критической влажности зародыша и эндосперма, они начинают активно дышать, что сопровождается мобилизацией резервных запасов углерода и азота.

Мобилизация углерода в процессе прорастания семян ячменя находится под контролем фитогормонов гиббереллина и абсцизовой кислоты и начинается с синтеза а-амилазы в клетках алейронового слоя и дальнейшего расщепления крахмала [1].

Мобилизация запасов азота для синтеза цитоплазматических белков носит более сложный характер: набор имеющихся на ранних этапах прорастания семени аминокислот не может обеспечить в полном объеме их потребность.

Считают, что часть аминокислот подвергается расщеплению и служит источником энергии для формирования тканей зародыша [9, 10]. В связи с этим большое значение имеет активность фермента глута-минсинтетазы и синтез глютамина, который служит источником аминных групп в реакциях переаминирова-ния и синтеза новых аминокислот denovo [14]. На основе приведенных данных можно по-новому посмотреть на роль предпосевной обработки семян в ПЭМП ПЧ как на источник дополнительной энергии для синтетических процессов.

Коэффициент синтетической эффективности (КСЭ), представляющий собой отношение абсолютно сухой массы (АСМ) проростка к АСМ массе семени, которая за этот период была израсходована, может служить мерой эффективности процессов метаболизма в прорастающем семени [3].

Цель исследования - установить влияние предпосевной обработки семян ячменя в переменном электромагнитном поле промышленной частоты (ПЭМП ПЧ) на эффективность использования запасов семени при прорастании через определение значений КСЭ.

Объект исследования - семена 20-ти сортов и линий ярового ячменя.

Методика исследований. Обработку семян в ПЭМП ПЧ проводили на лабораторной установке. Семена обрабатывали 1 секунду, затем оставляли для отлежки на 4 суток, после чего закладывали их на прорастание [8].

Определение энергии прорастания и всхожести семян проводили согласно ГОСТ [5]. Семена проращивали в рулонах фильтровальной бумаги при оптимальном увлажнении при +20 °C. Всхожесть определяли через 7 суток проращивания, энергию прорастания -через трое суток.

Определение массы проростков проводили весовым методом. Для этого отделяли проросток от семени, затем высушивали до постоянной массы семя и проросток. В опыт брали по 100 проростков и 100 семян.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием пакета компьютерных программ Excel.

Определение коэффициента синтетической эффективности. Рассчитывали коэффициент синтетической эффективности использования запасов семени по формуле где А - эффективность использования запасов семени; а - масса сухого вещества в 100 выросших проростках; ст - масса в граммах сухого вещества, израсходованного сотней семян на образование проростков.

Статистическая обработка результатов. Результаты исследований подвергали статистической обработке с применением пакета статистических программ Excel. Достоверность различий сравниваемых пар значений оценивали по t-критерию Стьюдента на 5-процентном уровне значимости.

Результаты исследований. В процессе прорастания семена используют запасы семени как для получения энергии, так и для построения тканей проростка. Эти процессы могут идти с разной эффективностью. Для оценки протекающих физиологобиохимических процессов в процессе прорастания используют коэффициент синтетической эффективности.

Значения КСЭ, полученные при проращивании в условиях оптимального увлажнения обработанных и необработанных семян, представлены в таблице.

Проростки, полученные из необработанных семян, эффективно использовали запасы семени. В среднем по группе КСЭ составляет 57,9%. Минимальное значение КСЭ 46,8% наблюдается у сорта Дуплет, максимальное 74,8% - у Миг-4. После обработки семян в ПЭМП ПЧ КСЭ увеличился на 5,5% и составил 63,6%. Максимальное значение КСЭ после обработки семян составило 75,8% у Миг-4, а минимальное значение 51,9% - у Максим 1.

Масса проростков и значения коэффициента синтетической эффективности при проращивании в течение семи суток семян, обработанных ПЭМП ПЧ

№п/п	Сорт, линия	КСЭ в контроле, %	КСЭ после обработки, %
1	Мамлюк	60,5	71,0
2	Стимул	62,2	72,7
3	649-1/636-2	52,8	53,1
4	Акцент	56,8	61,3
5	Миг-2	57,0	64,8
6	Рубикон	58,7	60,1
7	Миг-3	64,8	68,9
8	Мистер	53,4	56,5
9	Миг-4	74,8	75,8
10	73М1	65,8	68,9
11	Виконт	53,0	55,2
12	Дуплет	46,8	56,1
13	Кумир	57,5	64,4
14	Максим	49,2	62,4
15	Максим 1	48,6	51,9
16	Максим 2	47,2	54,6
17	Влад	60,3	74,1
18	Вадим	55,5	60,6
19	Дипломат	63,3	68,0
20	Виконт 2	69,3	70,6
Среднее		57,9	63,6
Максимум		74,8	75,8
Минимум		46,8	51,9
К вар., %		12,9	11,7

Рисунок 1 - Значения коэффициента синтетической эффективности (КСЭ) прорастающих семян ярового ячменя после их обработки в переменном электромагнитном поле промышленной частоты: заштрихованная часть столбцов и надписи над ними обозначают увеличение КСЭ (%) после обработки

Возрастание значений КСЭ произошло у всех изученных образцов ячменя, но в разной степени (рисунок 1).

На диаграмме представлены значения КСЭ, полученные после обработки семян, а также величины прибавки значений КСЭ в виде заштрихованной части столбцов. Значения КСЭ даны в ранжированном виде по значениям прибавки КСЭ.

Прибавка значений КСЭ на семена имеет большой размах значений - от 0,3 у линии 649-1/636-2 до 13,8% у сорта Влад. Изученные образцы ярового ячменя по значениям возрастания КСЭ распределились неравномерно (рисунок 2).

У 60% образцов увеличение КСЭ было в интервале от 0,3 до 6%, что можно рассматривать как основной эффект предобработки семян в ПЭМП ПЧ. Два образца имели прибавку от 10 до 12%, и еще два об разца - в интервале от 12 до 14%. В результате корреляционного анализа установлено, что значения КСЭ в контроле и величина прибавки КСЭ связаны слабой отрицательной связью (г = -0,28), а величины КСЭ после обработки и прибавка значений КСЭ - слабой положительной связью (г = 0,27). Следовательно, эффект предпосевной обработки семян в ПЭПМ ПЧ зависит исключительно от качества исходных семян, которое формируется еще на материнском растении, а также определяется условиями хранения семян.

Рисунок 2 - Результат частотного анализа образцов ярового ячменя по значениям возрастания коэффициента синтетической эффективности (КСЭ)

Выводы. Таким образом, предпосевная обработка семян ярового ячменя в переменном электромагнитном поле промышленной частоты целесообразна, так как в результате не только возрастают всхожесть и энергия прорастания, становятся более мощными проростки, но и активизируются процессы утилизации запасов семени, что проявляется в возрастании значений КСЭ. Это свидетельствует о более рациональном использовании запасных веществ семени. Величина прибавки значений КСЭ не зависит от его исходных значений.