Макрои микроэлементы семян некоторых сортов и линий хлопчатника (Gossypium hirsutum L. )

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2012, том 55, №1________________________________

БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.19: 581.132

С.И.Ибрагимова, академик АН Республики Таджикистан М.М.Якубова, Д.Э.Ибрагимов*,

З.М.Хамрабаева

МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ СЕМЯН НЕКОТОРЫХ СОРТОВ И ЛИНИЙ

хлопчатника

Таджикский национальный университет,

Таджикский технический университет им. академика М.С.Осими

В статье приведены данные по содержанию макро- и микроэлементов в семенах различных сортов и линий хлопчатника (Gossypium ИшШыт Ь.), полученные методом атомно-эмиссионого анализа. В ходе биохимического исследования методом атомно-эмиссионного спектрального анализа впервые были детально охарактеризованы макро- и микроэлементы состава семян хлопчатника.

Ключевые слова: семена хлопчатника - макро- и микроэлементы - атомно-эмиссионный спектральный анализ.

Несмотря на то, что физиолого-биохимические особенности различных сортов и линий хлопчатника всесторонне изучены, в то же время химический состав на уровне содержания макро- и микроэлементов в семенах не исследован. Изучение химического состава семян сортов хлопчатника, районированных в условиях Таджикистана, представляется важным, так как наличие тех или иных макро- и микроэлементов в семенах играет важную роль в жизнеспособности растений [1]. В связи с этим представлялось важным изучить макро- и микроэлементный состав семян хлопчатника сорта Гиссар, Мехргон и линий Л-15 и Л-53.

Объект и методы исследования

Объектами исследования служили семена районированных сортов средневолокнистого хлопчатника (Gossypium hirsutum Ь.) Гиссар, Мехргон и перспективные линии Л-15 и Л-53 (из генетический коллекции Института земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук).

Исследованные сорта хлопчатника отличались по росту, продолжительности вегетационного периода, вилтоустойчивости, скороспелости и другим морфофизиологическим признакам. Подбор сортов не был случайным и основывался на их предшествующем изучении, при максимально контрастной продуктивности.

Растения выращивались на опытном участке кафедры биохимии ТНУ с соблюдением методических указаний по закладке полевых опытов и агротехнических правил по выращиванию культуры хлопчатника. Семена были собраны в фазе после полного созревания [2].

Анализ литературных данных показал, что содержание макро- и микроэлементов в семенах хлопчатника полностью не изучено [3].

Адрес для корреспонденции: Якубова Мухиба Мухсиновна. 734025, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр.Рудаки, 33, Президиум АН РТ. E-mail: mukhiba@mail.ru

Как известно, содержание и состав макро- и микроэлементов растений зависят от видовой принадлежности, фазы созревания, а также от почвенно-климатических и агротехнических условий, при которых выращивалось растение [4].

Для определения макро- и микроэлементов в составе семян и растений существует много методов [5-7]. Большинство этих методов являются индивидуальными для одного элемента или группы элементов, имеющих сходные свойства. Здесь следует отметить, что, используя титрометрический, гравиметрический, колориметрический, объёмный и фотометрический методы, невозможно идентифицировать микроэлементы, имеющие концентрацию от 10-2 до 10-5 %.

Учитывая это, нами был выбран метод атомно-эмиссионного спектрального анализа, который основан на озолировании при температуре 250...400°С, с последующим сожжением и фотографированием полученных спектров, которые идентифицируются с помощью стандартных образцов.

Для определения макро- и микроэлементного состава ядра отделили от семенной части вручную. Полученные образцы, помещенные в фарфоровые тигли, озолировали в муфельной печи при температуре 250...300°С в течение 5 - 6 ч до постоянной массы.

Для качественной и количественной характеристики исследуемых образцов использовали атомно-эмиссионный спектрограф ДФС-6. Для проведения эксперимента применяли спектрально чистые электроды g =6 мм, при испарении проб из канала электрода d=3 мм, глубина, которого 4 мм. При анализе навеска составляла 30 мг. Пробу устанавливали в лапки штатива и проводили сожжение пробы. Фотографирование спектров производили при помощи диафрагмы Гартмана. Расшифровку спектрограммы и оценку концентрации определяемых элементов осуществляли по стандартным образцам, контрольным пробам и эталонам.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 1-4 приведены результаты определения содержания макро- и микроэлементов в семенах исследуемых образцов.

Таблица 1

Макро- и микроэлементный состав семян хлопчатника сорта Мехргон

Элементы Шелуха Ядро

Ca 2 3

K 1.5 >5

№ 0.09 0.09

Si 3 1.5

Mg 1.5 5

Al 1.5 2

Fe 0.03 0.03

P 0.1 1

Mn 0.03 0.02

№ 0.0005 0.02

ТС 0.05 0.05

V 0.0002 0.0005

Mo 0.0002 0.001

0.002 0.005

Pb 0.0001 0.0001

Zn 0.005 0.001

Ag 0.00005 0.00005

Из данных табл. 1 видно, что в концентрации макро- и микроэлементов состава ядра и шелухи хлопчатника наблюдается различие. Вероятно, это различие зависит от образования этих элементов в определённом органе растений. Судя по полученным результатам, такие элементы, как Ca, К, Mg, Al, P, № и , сосредотачиваются с наибольшей концентрацией в ядре. А наибольшая концентрация Si и Zn встречается, наоборот, в шелухе. В составе семян хлопчатника сорта Мехргон обнаружено более 18 элементов, с максимальным содержанием Mg, Si, Al, Ca и К, которые можно охарактеризовать как основные химические элементы состава семян данного сорта. Элементы Fe, Pb, B и Ag находятся в эквивалентном соотношении.

В табл.2 приведены результаты исследования макро- и микроэлементов состава семян хлопчатника сорта Гиссар.

Таблица 2

Макро- и микроэлементный состав семян хлопчатника сорта Гиссар

Элементы Шелуха Ядро

Ca 2 2

K 2 >5

№ 0.07 005

Si 2 2

Ым 3 5

Al 2 1.5

Бе 0.009 0.03

Р 0.2 1

Мп 0.02 0.003

№ 0.0005 0.001

Л 0.05 0.05

V 0.0002 0.0005

Мо 0.0003 0.001

Си 0.002 0.005

РЬ - 0.0003

2п 0.005 0.015

Ая 0.00005 0.00005

В семенах сорта Гиссар аналогично результатам исследования сорта Мехргон обнаружено присутствие 18 элементов, среди которых лидируют элементы Ca, К, P, Mg, Al и Si. Здесь следует отметить, что в образовании некоторых элементов наблюдалось отклонение по сравнению с сортом Мехргон. Например, Fe в составе шелухи и ядра хлопчатника сорта Мехргон находился в эквивалентном соотношении, а в сорте Гиссар Fe идентифицировано в наибольшей концентрации в шелухе по сравнению с ядром. Также Pb не обнаружен в шелухе или, возможно, он находился в незначительном количестве (в пределах концентрации 10-5), что невозможно обнаружить методом атомноэмиссионного спектрального анализа.

Также наряду с исследуемыми сортами хлопчатника нами были охарактеризованы макро- и микроэлементы некоторых линий хлопчатника, таких как: Л-15 и Л-53. Качественная и количественная характеристика зольных микроэлементов представлена в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Макро- и микроэлементный состав семян хлопчатника Л-15

Элементы Шелуха Ядро

Ca 0.9 1.2

K 2 >5

№ 0.03 0.05

Si 1.5 2

Mg 2 5

Al 0.95 2

Fe 0.03 0.009

P -0.1 1

Mn 0.05 0.02

№ 0.0002 0.001

ТС 0.05 0.05

V 0.0001 0.0003

Mo 0.0002 0.0005

0.0009 0.005

Pb - 0.0007

Zn 0.005 0.01

Ag 0.00002 0.00005

Как видно из табл. 3, в составе шелухи и ядра хлопчатника линии Л-15 обнаружены те же микроэлементы, как в случае сортов Мехргон и Гиссар, но с разными концентрациями. Аналогичные различия также наблюдались в концентрации элементов в линии хлопчатника Л-53 (табл. 4).

Таблица 4

Макро- и микроэлементный состав семян хлопчатника Л-53

Элементы Шелуха Ядро

Ca 1.5 2

K 1.5 >5

№ 0.03 0.05

Si 2 2

Mg 1.5 5

Al 1.2 1.5

Fe 0.01 0.03

P 0.2 1

Mn 0.02 0.003

№ 0.0005 0.001

ТС 0.05 0.03

V 0.0001 0.0005

Mo 0.0002 0.0007

0.002 0.005

Pb - -

B 0.005 0.005

Zn 0.001 0.015

Ag 0.00005 0.00009

Как видно из результатов исследования элементного состава хлопчатника линии Л-53, основное различие наблюдалось в неодинаковом накоплении элементов в шелухе и ядре. Также в составе семян хлопчатника этой линии отсутствовал микроэлемент Pb.

Сравнительная динамика накопления основных макро- и микроэлементов семян хлопчатника приведена в табл. 5.

Таблица 5

Динамика накопления основных макро- и микроэлементов исследуемых образцов семян хлопчатника

Зольные элементы Содержание элементов в исследуемых образцах семян хлопчатника, % от золы

Гиссар Мех ргон Л-53 Л-15

а б а б а б а б

Са 2 2 3 2 2 1.5 1.2 0.9

К >5 2 >5 1.5 >5 1.5 >5 2

№ 0.05 0.07 0.09 0.09 0.05 0.03 0.05 0.03

81 2 2 1.5 3 2 2 2 1.5

Мм 5 3 5 1.5 5 1.5 5 2

А1 1.5 2 2 1.5 1.5 1.2 2 0.95

Бе 0.03 0.009 0.03 0.03 0.03 0.01 0.09 0.03

Р 1 0.2 1 0.1 1 0.2 2 0.15

Примечание: а - элементы состава ядра; б - элементы состава шелухи.

Как видно из таблицы, среди всех исследуемых образцов в ядре семян установлена наибольшая концентрация калия по сравнению с другими обнаруженными элементами. Также в шелухе он содержится в значительных количествах (от 1.5 до 2% от золы). По содержанию фосфора и железа лидирует хлопчатник линии Л-15.

Следует отметить, что в динамике накопления основных зольных элементов наблюдаются некоторые аномалии. Например, алюминий накапливается в наибольшем количестве в ядре семян хлопчатника сорта Мехргон и линий Л-15, Л-53, а в хлопчатнике сорта Гиссар этот же элемент накапливается с наибольшей концентрацией в шелухе.

Заключение

Из полученных результатов можно сделать вывод, что накопление макро- и микроэлементов зависит не только от состава почвы, но, вероятно, и от генотипа исследуемых образцов.

Таким образом, полученные в настоящей работе данные позволяют заключить, что химический состав семян изученных сортов хлопчатника по содержанию макро- и микроэлементов отличается. Эти особенности могут являться важным показателем продуктивности и устойчивости растений.

Поступило 04.01.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арутюнова Л.Г., Ибрагимов Ш.И. Биология хлопчатника. - М.: Наука, 1980, 173 с.

2. Якубова М.М., Юлдашев Х. и др. - Вестник ТНУ, 2011, №1 (65), с. 90-94.

3. Хлопчатник, т. IV - Ташкент, 1960.

4. Методы биохимического исследования растений. Под ред. А.И.Ермакова. - Л.: Агропромиздат, 1987, с. 373-388.

5. Ринькис Г.Я. Оптимизация минерального питания растений. - Рига: Зинатне, 1972, 355 с.

6. Малышева Л., Краснощеков В. Аналитическая химия кремния. - М.: Наука, 1972, 245 с.

7. Большой практикум по физиологии растений. Под ред. Б.А. Рубина. - М.: Высшая школа, 1978, 30 с.

8. Полуэктов П.С. Методы анализа и фотометрии пламени. - М.: Химия, 1967, 243 с.

9. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. - М.: Колос, 1968, 496 с.

С.И.Иброхимова, М.М.Яцубова, Д.Э.Ибрагимов*, З.МДамробоева МАКРО- ВА МИКРОЭЛЕМЕНТ^ОИ ЯК ЗУМРА НАВЪ^ОИ ПУМБАДОНАИ ПАХТАЕ (GOSSYPIUM HIRSUTUM L.), КИ ДАР ^УМ^УРИИ ТО^ИКИСТОН КИШТ КАРДА МЕШАВАД

Донишго^и миллии Тоцикистон,

*Донишго%и техникии Тоцикистон ба номи академик М.С.Осими

Дар маколаи мазкур оиди макро- ва микроэлементх,ои магз ва пучоки навъх,ои Мех,ргон, Х,исор ва линиях,ои L -15 ва L - 53, ки дар Точикистон кишт карда мешавад маълумот пешних,од гардидааст.

Дар рафти пажухдшх,ои биокимиёвй бо истифода аз тарикаи та^лилии спектрии атомии эмиссионй нахуст маротиб макро - ва микроэлементх,ои пумбадонаи пахтаи навъх,ои дар боло кайдгардида ба пуррагй тавсиф дода шудааст.

Калима^ои калиди: пумбадонаи пахта - макро- ва микроэлементуо - тарщаи таулили спектрии атомии эмиссионй.

S.I.Ibrogimova, MYakubova M.M., D.E.Ibragimov*, Z.M.Khamrabaeva SEEDS’ MACRONUTRIENTS AND MICROELEMENTS OF SOME KINDS AND LINES OF COTTON (GOSSYPIUM HIRSUTUM L.) THAT GROWS IN TAJIKISTAN

Tajik National University,

M.S.Osimi Tajik Technical University

The information about macronutrients and microelements of some kinds and lines of cotton, such as: Mehrgon, Hisor, L-15 and L -53 is presented in the article.

In the course of biochemical research macronutrients and microelements of cotton seeds were completely characterized for the first time by means of atomic emission spectral analysis.

Key words: cotton seeds - microelemental composition - atomic emission spectral analysis.