Влияние гуминовых препаратов на процесс прорастания и активность амилолитических ферментов семян Sinapis alba L

УДК 635.44:612.015.15 О.А. Неверова,

И.Н. Егорова, С.И. Жеребцов, З.Р. Исмагилов

ВЛИЯНИЕ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ПРОЦЕСС ПРОРАСТАНИЯ И АКТИВНОСТЬ АМИЛОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ СЕМЯН ЯЫАРГС ALBA L.

Ключевые слова: гуматы, бурые угли, проростки, семена, всхожесть, амилоли-тические ферменты, Sinapis alba L.

Введение

Одним из важных этапов развития растений является прорастание семян и ранние стадии формирования проростков. Оптимальное их прохождение во многом определяется использованием запасных питательных веществ (белков, крахмала и др.), что в дальнейшем обеспечивает их благоприятное развитие и формирование урожая. Особенно это актуально при выращивании растений на техногенно нарушенных землях, где часто наблюдается процесс торможения прорастания семян, замедляется рост корня, ингибирование активности некоторых ферментов и т.д. В настоящее время многочисленными исследованиями установлено стимулирующее действие гу-миновых соединений на рост и развитие растений, повышение их устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды [1-3]. Однако сопоставление данных результатов затруднительно, так как действие различных гуминовых препаратов не одинаково. Прежде всего это зависит от вида, сорта растений, строения их семян, а также от природы и концентрации используемых препаратов. Одним из основных показателей мобилизации питательных веществ в прорастающих семенах является усиление действия гидролитических ферментов и прежде всего ферментов амило-литического комплекса [4, 5].

Цель работы — исследование влияния различных концентраций гуминовых препаратов Na и К, полученных из бурого угля рядового и его естественно окисленной

Исходные образцы

формы — сажистого на процесс прорастания семян и активность амилолитических ферментов в семенах Sinapis alba L. в лабораторных условиях.

Материал и методика исследования

Объектами исследования служили семена горчицы белой (Sinapis alba L.), которая в последние годы широко используется как сидерант [6].

Материалом для работы являлись гуми-новые препараты, изготовленные из двух типов бурых углей: типичного бурого угля группы Б2 («рядовой») Кайчакского месторождения Канско-Ачинского бассейна, пласт Итатский основной (КБР) и естественно-окисленной формы данного угля, называемой далее «сажистый» (КБС), являющимся отходом угледобычи.

Исходный уголь КБР в сравнении с КБС характеризуется большей алифатичностью и меньшей ароматичностью, что отражается на характере полученных препаратов гуми-новых кислот: образцы Hum Кс и Hum Nae более окислены, чем таковые из рядового, и содержат большее число карбонильных и карбоксильных групп, обладают большей степенью восстановленности и большей ароматичностью, но меньшим отношением карбоксильных групп к гидроксильным. В их структурах преимущественно содержатся ароматические группировки и фенолы и в меньшем количестве — окисленные алифатические соединения. Содержание гумино-вых кислот в испытуемых исходных (концентрированных) образцах гуматов представлено в таблице 1.

Обработка экспериментальных данных проведена с использованием программы «Statsoft Statistica for Windows 6.0».

Таблица 1

гуматов Na и K

Образец Количество, л Фактическое содержание гуминовых кислот, г/л Выход гуминовых кислот, % (масс.) от исходного угля

Hum Кр 9,50 35,00 9,10

Hum Ыар 10,0 34,05 9,31

Hum Кс 16,3 196,8 79,38

Hum Ыас 16,5 193,8 78,81

Из концентрированных образцов гуматов готовили испытуемые растворы в концентрациях: 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,015; 0,02%.

Исследования проведены в лабораторных нестерильных условиях при температуре + 18...20С°, в условиях естественного освещения (днем на свету, ночью в темноте) (табл. 1). По 100 семян проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной исследуемыми растворами Hum NaR, Hum Кр, Hum Nae и Hum Кс. Контролем служили семена, проращиваемые на фильтровальной бумаге, смоченной дистиллированной водой. Повторность опытов трехкратная.

Суммарную амилолитическую активность оценивали спектрофотометрическим методом по количеству расщепленного крахмала [7]. Активность ферментов выражали в мг гидролизованного крахмала за 1 ч в 1 мл ферментного препарата.

Результаты исследований

Результатами исследований выявлены особенности действия различных концентраций и типов гуминовых препаратов на процесс прорастания семян горчицы белой. В контрольном варианте массовая всхожесть семян горчицы белой наблюдается на 4-е сут. (90 шт.). Применение гуминовых препаратов — гуматов Na, полученных из рядовых и сажистых углей (Hum NaD и Hum №с), и гуматов К, полученных из рядовых углей (Hum Кр), в диапазоне концентраций 0,001-0,015% существенно стимулировали прорастание семян горчицы белой, и массовая всхожесть семян наблюдалась уже на 2-е сут. (рис. 1). Максимальный стимулирующий эффект у исследуемых видов гу-

т

3

Я

я

м

е

и

X

и

=

и

о

р

о

р

с

о

в

I

4

о

оК

100

80

60

40

20

¡5

матов отмечался при различных концентрациях: при действии Hum Nap максимальное количество проросших семян наблюдалось при концентрации 0,015% (97,55 шт.), Hum Кр — при концентрации 0,005% (74 шт.), Hum Nae — при концентрации 0,01% (73,7 шт.), в контроле — 48,4 шт. проросших семян. Как показывают результаты исследований, максимальный стимулирующий эффект на процесс прорастания семян наблюдался при действии Hum №р в концентрации 0,015% — количество проросших семян выше контроля на 102% (рис. 2).

Напротив, Hum Кс в данном диапазоне концентраций (0,001-0,015%) не оказали стимулирующего влияния на процесс прорастания семян ко вторым суткам, и их количество варьировало в диапазоне 25,849,8 шт. (в контроле — 48,4 шт.) (рис. 1, 2).

Во всех вариантах опыта концентрация 0,02% угнетающе действовала на прорастание семян Sinapis alba L. Возможно, данная концентрация превышает физиологические потребности растения и оказывает токсическое действие на их рост и развитие.

Результаты активности комплекса амилолитических ферментов у 2-суточных проростков горчицы при действии гуминовых препаратов в целом согласуются с данными по количеству проросших семян.

В частности, стимуляция амилолитической активности у проростков отмечена при действии Hum №р, Hum Nae и Hum Кр в диапазоне концентраций 0,001-0,015% (табл. 2). При этом максимальная ферментативная активность наблюдается при действии Hum №р в концентрации 0,015%, Hum Nae — в концентрации 0,01%, Hum Кр — в концентрации 0,005% (выше контроля на 129-133%).

Г

ñ

контр. 0,001 0,002 0,005

0,01

0,02

Контр.  Hum Na р

Hum К р

0,015

Концентрация гуматов,%  Hum Nac S Hum Кс

Рис. 1. Всхожесть семян Sinapis alba L. при действии различных концентраций гуминовых препаратов

0

44

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № б (104), 2013

Концентрация гуматов,%

♦ Hum Nap - - - - Hum Кр----------Hum Nac — - -Hum Kc  контр.

Рис. 2. Количество проросших семян Sinapis alba L. относительно контроля

Таблица 2

Средние показатели общей амилазной активности семян Sinapis alba L.

в опытах с гуматами

Концентрация гуматов, % Общая амилазная активность

Hum Nan Hum Кр Hum Nac Hum Kc

0,001 0,024+0,002 0,016+0,001 0,016+0,001 0,014+0,001

0,002 0,025+0,001 0,015+0,001 0,015+0,001 0,016+0,002

0,005 0,021+0,001 0,028+0,002 0,018+0,001 0,017+0,001

0,01 0,019+0,001 0,024+0,002 0,032+0,002 0,008+0,001

0,015 0,035+0,003 0,014+0,001 0,017+0,001 0,011+0,001

0,02 0,013+0,001 0,010+0,001 0,012+0,001 0,006+0,001

Контр. (Н2О) 0,015+0,001 0,012+0,002 0,014+0,001 0,015+0,001

Действие Hum Кс существенно не повлияло на амилолитическую активность в сравнении с контролем.

Концентрация гуматов 0,02% во всех случаях снижала ферментативную активность в сравнении с контролем на 13-60% с максимумом при действии Hum Кс (табл. 2).

Выявлена достоверная положительная корреляционная связь между показателями всхожести семян и амилолитической активностью 2-дневных проростков горчицы при действии гуматов Hum NaB, Hum NaG и Hum Кр в диапазоне концентраций 0,001-0,015% (г = 0,78, n = 1800, p<0,05). Это подтверждает факт существенного влияния активности амилолитического комплекса на процесс прорастания семян.

Заключение

Результатами исследований выявлено стимулирование прорастания семян под действием гуминовых препаратов,

изготовленных из бурых углей Кайчакского месторождения Канско-Ачинского бассейна, пласт Итатский — гуматов Na, полученных из рядовых и сажистых углей

(Hum Nap и Hum Nac), и гуматов К, полученных из рядовых углей (Hum Кр) в диапазоне концентраций 0,001-0,015%. Массовая всхожесть семян горчицы белой выявлялась на 2-е сутки и превосходила контроль на 53-102%.

Установлено, что максимальный стимулирующий эффект у исследуемых видов гуматов отмечался при различных концентрациях: при действии Hum №р максимальное количество проросших семян наблюдалось при концентрации 0,015%, Hum Кр — при 0,005%, Hum №с — при 0,01%.

Наибольшей эффективностью на процесс прорастания семян отличались Hum №р в концентрации 0,015% — ко 2-м суткам

всхожесть превышала контроль на 102%.

Hum Кс в диапазоне концентраций 0,001-

0,015% не оказали стимулирующего влияния на процесс прорастания семян в сравнении с контролем.

Выявленная достоверная положительная корреляционная связь между показателями всхожести семян и амилолитической активностью 2-дневных проростков горчицы при действии гуматов Hum №р, Hum №с и Hum

Кр в диапазоне концентраций 0,001-0,015% (г = 0,78, п = 1800, р<0,05) подтверждает факт существенного влияния активности амилолитического комплекса на процесс прорастания семян.

Библиографический список

1. Перминов И.В., Жилин Д.М. Гумино-вые вещества в контексте зеленой химии // Зеленая химия в России / под ред.

B.В. Лунина, Е.С. Локтевой. — М., 2044. —

C. 148.

2. Жеребцов С.И., Исмагилов З.Р., Неверова О.А., Корниясова Н.А., Соколов Д. А. Гуминовые вещества бурых углей и перспективы их применения в рекультивации // Разработка комплекса технологий рекультивации техногенных земель: сб. на-уч.-метод. матер. Всерос. научн. конф. — Кемерово, 2011. — С. 20-23.

3. Yakimenko O., Izosimov A. Structure and properties of humates from coallified materials, peat and sapropel // Humic Substances in Ecosystems, Abst. Int Conference. — Slovakia, Soporna — 13-16 Sept. — 2009. — P. 43-45.

4. Гельманов М.А., Фурсов О.В., Францев А.П. Методы очистки и изучение ферментов растений. — Алма-Ата, 1981. — 92 с.

5. Дарканбаев Г.Б., Фурсов О.В. Амилазы зерновых и регуляция их активности // Успехи биол. химии. — 1982. — Т. 22. —

С. 137-148.

6. ГОСТ 52325-2005. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. — М.: Стандартинформ, 2005. — 24 с.

7. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. — М.: Колос, 1976. — 255 с.

+ + +

УДК 632.6/7:631. 51: 633.11.«321» А.А. Самойленко,

Р.Х. Самойленко ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ЭНТОМОФАГОВ В АГРОЦЕНОЗАХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Ключевые слова: энтомофаг, агроценоз, пауки, жужелицы, доминант, обработка, почва, численность, плотность, динамика.

Введение

Энтомофаги представляют собой один из основных элементов биоценотической саморегуляции в агроэкосистемах. В зависимости от выращиваемой культуры и системы обработки почвы на разных участках формируются неодинаковые условия микроклимата, освещенности, скважности и т.д. Растительный покров уменьшает суточное колебание температуры, изменяет режим теплообеспеченности и освещенности, увеличивает влажность воздуха. Смена растительного покрова сопровождается значительными модификациями структуры комплекса членистоногих, обитающих на поверхности почвы [3].

Жужелицы (Carabidae) и пауки (Агапе^ составляют значительную часть хищного населения полевых агроценозов и потенциально могут оказывать значительное давление на популяции вредителей. Пауки являются существенной частью фауны хищных членистоногих в наземных экосистемах, включая агроэкосистемы. Однако мало работ по

участию пауков как энтомофагов в трофической структуре полевых агроценозов [2].

Данные исследований Е.А. Иванова, проведенных на стационаре ГНУ СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирской области в 2007 г. в условиях севооборота пар — пшеница — пшеница — пшеница, позволили выявить влияние обработок почвы на количественные показатели сообществ жужелиц, обитающих в агроценозах яровой пшеницы [4]. Всего за сезон было выловлено 28352 экз. жужелиц, относящихся к 65 видам. Из них в посевах пшеницы, размещённых по отвальной обработке, было собрано 37 видов жужелиц (2082 экз.), глубокому рыхлению — 44 вида (2296 экз.), плоскорезной обработке — 41 вид (2246 экз.) и без обработки — 41 (1924 экз.). Таким образом, количество видов жужелиц было меньше в посевах по вспашке, а количество отловленных жуков — в посевах, размещенных на нулевой обработке.

Целью исследований является изучение влияния агротехнических приёмов на состав и динамическую плотность жужелиц и пауков; проведение учета в июне, июле и августе.

46

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 6 (104), 2013