Влияние селенита натрия и 6-бензиламинопурина на продукционный процесс смородины красной

Продукционный процесс является важнейшей частью в жизни растения. Под продукционным процессом подразумевается совокупность процессов синтеза и преобразо- вания ассимилянтов, их транспорт, усвоения минеральных элементов, активности регуляторных систем и систем защиты. Другими словами, речь идет о процессах фотосинтеза, дыхания, донорно-акцепторных отношениях, гормональной и антиоксидантной систем. В современных климатических условиях под воздействием неблагоприятных факторов среды зачастую происходит угнетение того или иного процесса, что в конечном итоге, сказывается на продукционном процессе и урожайности. В связи с этим возникает необходимость в стимуляции продукционного процесса экзогенными регуляторами роста. Из последних особый интерес представляют фитогормоны и трофические элементы питания. Согласно многим исследованиям микроэлемент селен являясь антиоксидантом участвует в регуляции фитогормонально-го статуса, изменяет соотношение ИУК/АБК в сторону увеличения ауксина [1,2], устойчивости и урожайности растений [3.4,5]. Одновременно фитогормоны участвуют в регуляции накопления растениями селена. Так, согласно исследованиям, на чесноке [6] эпибрассинолиды способствуют аккумулированию селена листьями, гиббереллины, напротив, приводят к преимущественному накоплению Se в луковице растения. В то же время цитокинины участвуют в регуляции деления и морфогенеза клеток, функционировании фотосинтетического аппарата, роста и развитии плодов, клубней, семян [7,8,9,10,11]. Кроме того, согласно исследованиям, при действии стресса умеренной силы цитокинины обеспечивают поддержание роста растений [12,13]. Растения смородины красной, имея достаточно многолетний жизненный цикл, часто подвергаются воздействию неблагоприятных факторов среды, таких как гипо- и гипертермия, засуха и т.д., что, в конечном итоге, сказывается на ее продуктивности. Кроме того, в целях коммерческой реализации в вакуумных упаковках, для смородины красной, в отличии от черной, актуален вопрос сохранения количества ягод в плодовой кисти. Однако особенность культуры заключается в частом измельчении ягод или массовом сбросе завязи из-за чего плодовая кисть имеет непривлекательный вид. Вместе с тем ягоды красной смородины богаты витаминами С – 18,3-36,5 мг/100 г, P – 29,3-88,7 мг/100 г, антоцианами 31,0-75,8 мг/100 г, лейкоан-тоцианами – 30,1-147,7 мг/100 г, суммарным пектином – 0,741,03%, растворимыми сухими веществами – 11,2-13,4% [14], сахарами: 1,7-4,32% глюкозы, 2,0-5,66 фруктозы, 0,1-0,4 сахарозы, количество органических кислот – 1,44-5,0%, в зависимости от региона возделывания [15]. Кроме того, ягоды красной смородины содержат множество антиоксидантов, способных противостоять раковым клеткам. В связи с этим возникает необходимость в защите основных звеньев продукционного процесса смородины красной с целью не только сохранения, но и увеличения урожайности растения за счет использования регуляторов роста. Цель работы заключалась в изучении влияния микроэлемента селена и 6-бензила-минопурина на продукционный процесс смородины красной.

Материал и методы исследований

Объектами исследования служили сорта смородины красной сортов Дана и Ася. Сорт Дана позднего срока созревания, получен во ВНИИ селекции плодовых культур от скрещивания сортов Роте Шпетлезе и Йонкер ван Тетс. Ягоды средние и крупные (0,6-0,9 г), светло-красные, сладко-кислого вкуса. Сорт морозостойкий, высокоурожайный, среднемноголетняя урожайность составляет 20,2 т/га (2,9 кг/куст при схеме посадки 0,5 х 2,8 м), устойчив к мучнистой росе, в средней степени поражается септориозом [16].

Сорт Ася среднераннего срока созревания, получен во ВНИИ селекции плодовых культур от скрещивания сортов

Чулковская и Маарсес Проминент. Ягоды средней величины (средняя масса 0,6 г, максимальная – 1,0 г), темно-красные, вкус сладко-кислый. Сорт зимостойкий, высокоурожайный, среднемноголетняя урожайность составляет 17,8 т/га (2,5 кг/куст при схеме посадки 0,5 х 2,8 м), слабовосприимчив к мучнистой росе и листовым пятнистостям [16].

Исследования проводили на базе ФГБНУ ВНИИСПК N53°00.222ʹ E36°04.112ʹ Растения смородины красной выращивались на серой лесной, среднесуглинистой почве, имеющей следующую агрохимическую характеристику: гумус (по Тюрину) – 3,4%; обменная кислотность (рH солевой вытяжки) – 6,2; сумма поглощённых оснований – 19,5 мг-экв. на 100г почвы; содержание подвижных форм фосфора (P 2 O 5 ) и калия (K2O), соответственно, 15-20 и 12-15 мг/100 г почвы.

Схема посадки растений 0,5 х 2,8 м. Междурядье – черный пар, в ряду залуженье. Растения смородины красной после цветения обрабатывали растворами селенита натрия (Sigma-Aldrich) и 6-БАП (Sigma-Aldrich) в соответствующей концентрации 5,78•10-5М и 6,7•10-5М, которые были ранее подобраны опытным путем. Всего было проведено три некорневых обработок с периодичностью в семь дней. После окончания обработок отбирались с однолетних побегов листья срединной формации. Определение содержания пигментов проводили в ацетоновой вытяжке (масса навески 200 мг) на спектрофотометре BioRad SmartSpeс Plus (США) согласно [17]. Расчет суммы хлорофиллов и каротиноидов вели по формуле:

С хл.а+ хл.b = 5,134 x Е 662 + 20,436 xЕ 644

С кар = 4,695 x 440,5 – 0,268 х С хл.а + хл.b

Анализ фотохимической активности изолированных хлоропластов (ФХА) в листьях растений осуществляли на основе использования потенциометрического метода по скорости фотовостановления железосинеродистого калия [18]. Хлороласты выделяли из 2 г навески листьев путем двухратного центрифугирования на Jouan MR1812 (Франция) при 1000 и 2500 об/мин в среде, содержащей 25мМ трис-HCl буфер (pH 7,8) и 0,35 М NaCl. Реакционная смесь для темновой и световой пробы объемами по 5 мл содержала 4 мл суспензии хлоропластов и 1 мл 0,002 М раствора железосинеродистого калия. Оптическую плотность растворов промеряли при длине волны 420нм на спектрофотометре BioRad SmartSpek Plus (США). ФХА хлоропластов выражали в мкМоль K 3 [Fe(CN) 6 ]/(мг хл · ч).

Содержание абсцизовой кислоты (АБК) анализировали методом биологической пробы [19]. Экстракцию АБК проводили 25 мл 70% этанола из сухой навески 500 мг, предварительно зафиксированной в парах этанола. После упаривания экстракта до водного остатка, его подкисляли до рН 2-3 и экстрагировали АБК трижды диэтиловым эфиром. Сухой остаток АБК растворяли в 1 мл 96% этанола и наносили на хроматографическую бумагу. При фракционировании в качестве растворителя использовали смесь изопропанол-аммиак-вода (соотношение компонентов 10:1:1). Из хроматограмм после анализа вырезали зону с Rf АБК и элюировали 2 мл 2% раствора сахарозы с дальнейшим использованием биотеста. Биотестом на АБК служили колеоптили пшеницы Московская 39. В качестве стандартного раствора абсцизовой кислоты для построения калибровочной кривой была взята АБК (Sigma-Aldrich). Сумму сахаров определяли в свежевыжатом соке ягод смородины красной после центрифугирования на цифровом рефрактометре «Atago» PAL-3 (Япония). Учет продуктивности осуществляли на основе программы и методики сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур [20]. Достоверность результатов оценивали по стандартным методикам с использованием программ MS EXEL.

Результаты и обсуждения

Известно, что основными регуляторами роста и развития растения являются фитогормоны. В связи с этим, представляло интерес изучить, как повлияет обогащение растений селеном и 6-бензиламинопурином на уровень абсцизовой кисло-

Рис. 1. Влияние селенита натрия и 6-бензиламинопурина на содержание абсцизовой кислоты в листьях смородины красной на примере сорта Ася.

Fig. 1. The influence of sodium selenite and 6-benzylaminopurine on the content of abscisic acid in leaves of red currant on the example of the Asya variety.

показано положительное действие селена на уровень хлорофиллов [5,22]. Увеличение содержания зеленого пигмента под воздействием селена также отмечено и в работах Pilon-Smits E.A.H. [23]. На уровень увеличения количества каротиноидов в листьях, обработки изучаемыми препаратами не оказали положительный эффект.

Определение влияния проведенных обработок на фотохимическую активность изолированных хлоропластов также показало положительный эффект на увеличение скорости переноса электронов в фотосистемах ассимилирующего аппарата. Так у изучаемых сортов скорость переноса электронов под влиянием селенита натрия на 60,0% увеличилась у сорта Дана и на 67,0% – у сорта Ася. Под влиянием 6-БАП – на 75,4% и 70,4%, соответственно (рис. 2). Можно полагать, что

Таблица 1. Влияние селенита натрия и 6-бензиламинопурина на содержание фотосинтезирующих пигментов в листьях сортов смородины красной.

Table 1. The influence of sodium selenite and 6-benzylaminopurine on the content of photosynthetic pigments in the leaves of red currant varieties

Вариант	Содержание пигментов, мг/г
	сорт Дана		сорт Ася
	хлорофиллa+b	каротиноиды	хлорофиллa+b	каротиноиды
Контроль	2,90	0,04	2,50	0,09
Na 2 SeO 3	3,70	0,06	3,10	0,07
6-БАП	4,20	0,07	3,70	0,06
НСР 0,05	0,23	0,83	0,34	0,86

сорт Ася („„„.,,„) сорт Даиа(НСРом -3,03)

Рис. 2. Влияние селенита натрия и 6-бензиламинопурина на фотохимическую активность хлоропластов (ФХА) в листьях сортов смородины красной

Fig. 2. The influence of sodium selenite and 6-benzylaminopurine on the photochemical activity of chloroplasts in the leaves of red currant varieties

снижение количества эндогенной АБК вызвала изменение соотношения между ауксинами и АБК, что повлияло на ФХА изолированных хлоропластов. Так известно, что ауксины способны ускорять перенос электронов к НАДФ на фоне усиления биосинтеза пластохинона [24,25], тогда как АБК снижает перемещение поглощенной светособирающим комплексом листа энергии [26].

При определении показателей продуктивности показано, что обработки селеном и цитокининами оказали влияние на среднюю массу плодовой кисти. Так обработки селенитом натрия и 6-БАП растений сорта Дана увеличили среднюю массу плодовой кисти на 19,30% и 24,5% соответственно, у сорта Ася – на 20,7 и 35,8%. Увеличение средней массы пло-

Таблица 2. Влияние обработок смородины красной селенитом натрия и 6-БАП на показатели плодовой кисти

Table 2. The influence of red currant treatments with sodium Selenite and 6-BAP on the characteristic of the fruit brush

Вариант Сорт Дана Сорт Ася Средняя масса плодовой кисти, г Средняя масса одной ягоды, г Сумма сахаров, % Средняя масса плодовой кисти, г Средняя масса одной ягоды, г Сумма сахаров, % Контроль 5,50 0,55 11,90 5,30 0,48 11,97 Na2SeO3 6,56 0,70 12,10 6,40 0,64 12,10 6-БАП 6,85 0,81 12,15 7,20 0,70 12,30 НСР 0,05 0,68 0,05 0,59 0,86 0,14 0,42 ты – основного фитогормона ингибирующего рост и развитие растений. На примере сорта Ася показано, что экзогенные обработки селенитом натрия и 6-БАП существенно снижали в листьях уровень абсцизовой кислоты (рис.1).

Так количество АБК под влиянием селенита натрия снизилось в 2,1 раза, а под влиянием 6-бензиламинопурина в 3,5 раза. В исследованиях, проведенных на пшенице, также показано, что обработка растений цитокининами в виде кинетина снижала в листьях содержание АБК, увеличивала содержание зеатина и его рибозида [21]. Снижение абсцизовой кислоты под влиянием селена также отмечено и в исследованиях на картофеле [2].

На фоне снижения уровня эндогенной АБК под влиянием обработок отмечали увеличение количества зеленого пигмента в ассимиляционном аппарате (табл. 1). Под действием экзогенного селена и 6-БАП содержание хлорофилла (a+b) у сорта Дана возросло на 27,5% и 44,8% соответственно, у сорта Ася на 24,0% и 48,0% против их контролей. В исследованиях на яровой пшенице в условиях действия засухи также довой кисти произошло за счет укрупнения средней массы одной ягоды в ней. Показано, что селенит натрия и 6-бензила-минопурин у сорта Дана увеличили массу ягоды на 27,3% и 47,3%, у Аси на 33,3% и 45,8%. Вместе с тем, достоверного влияния на сумму сахаров проводимые обработки не оказали влияния (табл. 2).

Заключение

Таким образом, проведенные исследования показали, что некорневые обработки растений смородины красной микроэлементом селеном в виде селенита натрия и 6-БАП существенно снижают эндогенный уровень абсцизовой кислоты, увеличивают биосинтез зеленого пигмента и увеличивают скорость световых реакций фотосинтеза. На этом фоне происходит увеличение средней массы, как плодовой кисти, так и средней массы одной ягоды в ней. В связи с этим, в период вегетации на растениях смородины красной для усиления продукционного процесса целесообразно проводить некорневые обработки, как селенитом натрия, так и 6-БАП.

Сорт смородины красной Дана

Сорт смородины красной Ася

Об авторах:

Pavel S. Prudnikov – Senior Researcher,

Cand. Sci. (Biology),

Olga D. Golyayeva – Leading Researcher, Cand. Sci. (Agriculture)