Влияние солевого стресса на некоторые цитофизиологические и биохимические показатели проростков пшеницы

11. Будаева А.Д.,Золтоев Е.В., Бодоев Н.В., Бальбурова Т.А. Сорбция ионов тяжелых металлов гуматами аммония, натрия, калия // Фундаментальные исследования. - 2005. - № 9. - С. 112-113.

12. Степанчикова Н.С., Ульяненко Л.Н., Филипас А.С., Круглов С.В. Ге-нотоксические эффекты кадмия и свинца и модифицирующее влияние гу-мата калия при выращивании пшеницы в почве, загрязненной тяжелыми металлами // Сельскохозяйственная биология. - 2008. - № 5. - С. 28-32.

13. Калинников Ю.А., Вашурина И.Ю., Кирдей Т.А. Способ получения жидких торфяных гуматов / Патент на изобретение № 2310633. - Бюл. № 32, 2007.

ВЛИЯНИЕ СОЛЕВОГО СТРЕССА НА НЕКОТОРЫЕ ЦИТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ

© Луценко Э.К.*, Галактионова М.В.

Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону

Изучалось влияние различных уровней засоления на инициацию митозов, последующий рост проростков пшеницы, их влажность и активность пероксидазы, как компонента антиоксидантных систем. Установлено угнетающее действие засоления на изученные параметры, а также показана активность пероксидазы свидетельствующая, о неблагоприятных условиях прорастания семян.

На протяжении всей истории развития селькохозяйственной науки большое внимание уделялось культурам, произрастающим в неблагоприятных условиях окружающей среды. Одним из губительных стресс-факторов, лимитирующих рост и продуктивность растений, является засоление [1-5].

Согласно современным данным, общая площадь засоленных почв в мире составляет более 950 млн. га: в том числе в Европе 50 804 тыс. га. История научного изучения засоленных почв в России началась в начале 20 века. Особо следует подчеркнуть роль В.А. Ковды, работы которого актуальны и в настоящее время.

Засоленность почв - один из основных признаков неблагополучного состояния земель, этот фактор присутствует практически во всех природных зонах, но господствует в зонах степей, полупустынь и пустынь, при этом в разных регионах засоленные почвы существенно различаются, а следовательно имеются различия в их освоении и влиянии на рост и продуктивность растений, в том числе и на сельскохозяйственные культуры. Этот природный

* Доцент кафедры Ботаники, доцент.

фактор наносит больший ущерб народному хозяйству, чем засуха и гибель озимых посевов, связано это с тем, что засухи или массовая гибель озимых проявляется периодически, а засоление действует на растение постоянно.

Адаптация растений к неблагоприятным факторам среды и засолению в частности, является сложным интегральным процессом, протекающим на всех уровнях структурной организации растений и затрагивающим все функции растения.

В последнее время в литературе, появилось значительное количество работ по влиянию засоления на образование АФК в клетках. Известно, что засоление среды вызывает в растении осмотический стресс, в ответ на который в организме развивается целый спектр реакций, приводящих к образованию веществ, препятствующих потере воды клетками. Вместе с тем стрессовые явления разной природы, в том числе и засоление, вызывают образование АФК, что в свою очередь приводит к перекисному окислению липидов (ПОЛ).

АФК постоянно образуются в растительных и животных клетках в реакциях и процессах, в которых участвует молекулярный кислород. Однако при неблагоприятных, стрессовых для клетки условиях содержание АФК начинает быстро увеличиваться и развивается окислительный стресс. В результате контакта растительных клеток с АФК происходят разрушение мембран, повреждение белков и деградация хлорофилла.

Несмотря на имеющиеся в литературе данные, изучение влияния засоления на цитофизиологические и биохимические процессы в растении на этапе прорастания семян, продолжает оставаться актуальным. В связи с этим нами проводилась работа по изучению влияния засоления на некоторые морфологические, цитофизиологические и биохимические показатели проростков.

Объектом исследования служили семена пшеницы сорта «Станичный» урожая 2011 года, выращенные на слабозасоленных почвах. Семена проращивали на растворах 0,1 М №С1 и 0,2 М №С1 в чашках Петри при температуре 25 0С. Эти концентрации позиционируются со слабым и сильным уровнем засоления соответственно. Контролем служили семена, замоченные в дистиллированной воде. Анализы проводили с проростками трехдневного возраста. Начало митотической активности меристемы определяли на временных давленых препаратах, начиная с 10 часов проращивания. Кончики корешков проростков (меристему) окрашивали ацетокармином. Активность пероксидазы определяли по методу Покровского в модификации А.И. Лу-каша и др. (1996).

Проведенные исследования показали, что при засолении в концентрации 0,1 М №С1 всхожесть и энергия прорастания снижаются по сравнению с контролем незначительно. На контроле всхожесть составила 98 %, энергия прорастания - 99 %; при засолении 0,1 М №С1 всхожесть - 93 %, энергия прорастания - 95 %. Засоление 0,2 М №С1 вызвало более значительное

снижение всхожести и энергии прорастания - 65 % и 67 % соответственно. Кроме того, показано, что размеры побегов и корней под влиянием засоления также уменьшаются, причем при уровне засоления 0,2 М №С1 в значительно большей степени.

На контроле (дистиллированная вода) средняя длина побега составила -8,7 см, длина корня - 10,2 см, количество боковых корней - 4,6. При засолении 0,1 М №С1 длина побега - 4,5 см, длина корня - 6,2 см, количество корешков - 4,3. В варианте с засолением 0,2 М №С1 наблюдалось более значительное угнетение ростовых процессов. Все названные параметры проростков уменьшились почти в 2 раза.

Влажность проростков в наших опытах характеризовалась следующими величинами: в корнях на контроле она составила 90,2 %, при засолении 0,1 М №С1 - 85 %, при высоком уровне засоления (0,2 М №С1) - 79 %, в побегах 87 %, 83 % и 75 % соответственно.

Данные о влиянии засоления на инициацию митозов в прорастающих семенах представлены в табл. 1.

Таблица 1

Влияние засоления субстрата на начало митозов в корешках проростков пшеницы

Время экспозиции 13 ч 14 ч 15 ч 16 ч 17 ч 18 ч 19 ч 20 ч 21 ч

Н2О, дист. + + + + + + +

№С1 0,1 М + + + + + +

№С1 0,2 М +

Возобновление митотической деятельности меристемы на контроле у данного сорта пшеницы начинается с 15 ч после начала проращивания. При концентрации соли в субстрате - 0,1 М №С1 время начала первых митозов увеличилось на 1 час. При моделировании достаточно высокого уровня засоления (0,2 М №С1) митотическая деятельность в меристеме началась после 21 часа с момента замачивания семян.

Как было сказано выше, нами изучалась активность пероксидазы в проростках пшеницы при различных уровнях засоления. В табл. 2 представлены результаты этого исследования.

Таблица 2

Активность пероксидазы в тканях проростков пшеницы

Вариант опыта Надзем. часть Корни

Контроль 31 29

0,1 M №С1 50 47

0,2 M №С1 72 65

Как видно из таблицы активность пероксидазы возрастает с повышением концентрации соли в растворе.следует отметить, что Активность этого

фермента в проростках даже на контроле была достаточно высокой. Вероятно это связано с тем, что почва, на которой был собран этот урожай пшеницы, имела слабый уровень засоления, а следовательно, уже при наливании колоса и созревании семян в растении накапливались АФК, которые оказали губительное действие на созревшее семя. Впоследствии при проращивании на растворах солей концентрация АФК в клетках увеличивалась и, как следствие, активность фермента возрастала.

Таким образом, моделируемое нами засоление в концентрациях 0, 1 М и 0,2 М вызывало снижение всхожести и энергии прорастания, что нашло выражение в уменьшении длины побегов и корней проростков. С увеличением концентрации раствора, угнетающее действие соли усиливалось. Засоление также тормозило возобновление митотической активности в корешках проростков пшеницы, с возрастанием уровня засоления тормозящее действие соли усиливалось. Влажность отдельных частей проростков под действием засоления уменьшалась.

Опыты по влиянию засоления на активность пероксидазы, как компонента антиоксидантной системы, показали, что уже слабый уровень засоления (0,1 М №С1) вызывал увеличение активности этого фермента, при засолении 0,2М №С1 активность фермента возрастала по сравнению с контролем почти вдвое.

В связи с полученными результатами нам представляется, что подобные исследования являются перспективными, так как повышение активности ан-тиоксидантных процессов является одним из факторов, влияющих на устойчивость растений к стрессовым воздействиям вообще и к засолению в частности.

Список литературы:

1. Галактионова М.В., Луценко Э.К. Митотическая активность и некоторые физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы при солевом стрессе // Экология и природопользование. Материалы научной конференции факультета биологических наук ЮФУ - 2012. - С. 31-34.

2. Кабузенко С.Н., Горшенков А.В., Володькина Л.С. Влияние хлорид-ного засоления и цитокинина на митотическую активность корней пшеницы и кукурузы // Физиол. и биохимия культурных растений. - 1995. - Т. 27, N 12. - С. 31-35.

3. Луценко Э. К., Федюкина Е. М. Функционирование меристем и накопление ионов у растений при разных уровнях засоления // Известия СевероКавказского научного центра высшей школы. Естественные науки. - 1987. -№ 3. - С. 17-18.

4. Строганов Б.П. Метаболизм растений в условиях засоления // 33-е Тимирязевское чтение. - М., 1973. - 51 с.

5. Удовенко Г.В. Солеустойчивость культурных растений. - Л., 1977. -216 с.