Актуальность и цели . В последнее десятилетие все более перспективным направлением становится разработка препаратов - синтетических регуляторов роста, являющихся экологически безопасными средствами повышения устойчивости и урожайности сельскохозяйственных растений. Цель исследования - изучение влияния искусственного фитогормона пирабактина на урожайность гороха, выращенного в полевых условиях, а также - на показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) и выход электролитов в клетках растений. Материалы и методы . Растения гороха выращивали в полевых условиях, одну группу растений обрабатывали фитогормоном на стадии семян, другую - на стадии посевов. Для обработки семян использовали пирабактин в концентрации 0,3 мкмоль/л, для обработки посевов - в концентрации 1 мкмоль/л. Контрольные растения обрабатывали соответствующим количеством воды. Измеряли такие параметры, как биологическая урожайность, содержание диеновых конъюгатов, содержание оснований Шиффа, выход электролитов, рассчитывали индекс стабильности мембран. Результаты . Обработка семян пирабактином увеличивала биологическую урожайность растений гороха на 33 %, обработка посевов - на 17 %. При этом при любом виде обработки не изменялись выход электролитов и содержание продуктов ПОЛ. Выводы . Пирабактин повышал биологическую урожайность гороха как при обработке семян, так и при обработке посевов. Однако пирабактин не влиял на выход электролитов и содержание продуктов ПОЛ. Таким образом, пирабактин может быть использован для повышения урожайности растений гороха, но механизм его стимулирующего действия, по-видимому, не связан с клеточными мембранами.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки
2020. — Выпуск 4
Содержание:
Актуальность и цели . В настоящее время достаточное внимание уделяется анализу воздействия природных и синтетических регуляторов роста и их влиянию на индукторные процессы морфогенеза растений. Вопросы изучения процессов роста с учетом внешней регуляции данного процесса на уровне целого растительного организма с фиксацией изменений линейных и объемных показателей его органов являются актуальными. Цель исследований заключалась в изучении влияния природных и синтетических регуляторов роста на ростовые и метаболические процессы зерновых культур на ранних этапах развития растений. Материалы и методы . В качестве объектов исследования использованы: яровая пшеница сорта Тулайковская 10, ячмень сорта Нутанс 642, овес сорта Аллюр. Предпосевная обработка семян проведена регуляторами роста: мелафен (1 · 10-7 %), пирафен (1 · 10-7 %), пектин (5 · 10-2 %), крезацин (1 · 10-3 мл/л), рибав-Экстра (1 · 10-4 мл/л), циркон (4 · 10-3 мл/л). Исследования проведены в полевых мелкоделяночных опытах, где определены динамика формирования корневой системы по показателям объема корневой системы, динамика роста листовой поверхности, содержание NPK и сырой вес растений на ранних этапах роста и развития. Результаты . У зерновых злаков характерен активный рост корневой системы в ювенильный период. В исследованиях, проведенных на овсе, показано, что независимо от погодных условий увеличение объема корневой системы происходило до фазы молочной спелости. Максимальная скорость ростовых процессов под действием пектина и мелафена отмечена на первых этапах развития растений. Превышение над контролем в фазы кущения и выхода в трубку составляло 21,4-37,5 и 17,8-45,5 % соответственно ( Р < 0,05). Наибольшее увеличение объема корневой системы растений яровой пшеницы под действием мелафена и рибава-Экстра отмечено в фазу кущения и составило 12,8 и 21,3 % соответственно ( Р < 0,05). В опытах на ячмене значимый эффект наблюдался в варианте с мелафеном. Формирование корневой системы шло интенсивнее, чем на контроле на 33,9 % в фазу кущения и на 38,4 % в фазу выхода в трубку ( Р < 0,05). В исследованиях на овсе показано, что в контрольном варианте содержание азота в зеленой массе растений в течение всей вегетации находилось на низком уровне. При этом содержание фосфора и калия было оптимальным. Обработка регуляторами роста привела к повышению содержания азота в растениях овса в 1,12 и 1,09 раза (мелафен и пектин соответственно). Растения ячменя в контрольном варианте без дополнительного внесения удобрений на ранних этапах роста содержали 3,20 % азота в пересчете на абсолютно сухое вещество, что характеризует недостаток данного элемента. Применение регуляторов роста привело к увеличению содержания азота в 1,09-1,12 раза (кущение) и в 1,13-1,18 раза (выход в трубку). Площадь листовой поверхности овса в фазу кущения увеличивалась под действием пектина и мелафена на 4,8-14,8 %. В фазу выхода в трубку - на 21,6-31,1 %. На яровой пшенице максимальное влияние оказали мелафен и рибав-Экстра. В фазу кущения прирост составил 19,3 и 26,8 % соответственно, в фазу выхода в трубку - 22,4 и 32,7 %. На ячмене отмечено, что в ювенильный период под действием регуляторов роста превышение контрольных показателей составило 18,8-23,7 %. Изменялись параметры листовых пластин (длина листа), без изменения количества листьев на растении. Сырая масса растений изменялась в соответствии с изменениями роста корневой системы и листовой поверхности. Однако превышение контрольных значений по показателям сырого веса растений было несколько ниже, чем суммарный эффект от стимуляции роста корня и показателей объема корневой системы и листовой поверхности изучаемых растений. Выводы . Определено, что эндогенная регуляция способствует активизации ростовых и метаболических процессов вегетативных органов растений на ювенильном этапе морфогенеза. Наибольшая скорость роста наблюдается в возрастные периоды, соответствующие фазам кущения и выхода в трубку на всех изучаемых культурах.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Изучение природы органического покоя семян и условий его преодоления важно для культивирования многих растений. Разработка способов и технологий выращивания в условиях in vitro позволяет получить здоровый посадочный материал и ускоряет процесс выведения новых сортов растений, что дает возможность сохранить генетические ресурсы культурных и дикорастущих видов. Целью исследований являлось изучение особенностей преодоления покоя семян ирисов и последующее введение в культуру in vitro полученных проростков растений. Материалы и методы . Семена исследуемых видов ирисов ( Iris pseudacorus L.; I. graminea L.; I. ensata Thunb.; I. missouriensis Nutt.; I. sibirica L.; I. Halophila Pall.) собирались в Пензенском ботаническом саду имени И. И. Спрыгина в 2017-2018 гг. В лабораторных условиях изучали особенности прорастания семян при воздействии внешних факторов - температуры, света, скарификации. Проросшие семена были посажены в культуру in vitro . Экспланты культивировали в стерильных условиях. Питательная среда - среда Murashige , Skoog с добавлением 3-индолилуксусной кислоты (2 мг/л) и гибберелловой кислоты (2 мг/л), содержание сахарозы - 20 г/л, глюкозы - 10 г/л. Растения выращивали при естественном освещении (8000-10 000 лк) и температуре (+20-25 °С). Биологическая повторность опыта - десятикратная. Результаты . В ходе исследования было выяснено, что лабораторная всхожесть при обычном замачивании семян, прошедших предварительную сухую холодную стратификацию, и проращивании при температуре +3 °С в условиях темноты была максимальной. Предварительное промораживание повышало их всхожесть. Отмечено, что наиболее высокие показатели фиксировались при наименьших сроках хранения семян и условии их полного дозревания. Среди изученных видов ирисов наименее прихотливым оказался ирис сибирский ( I. sibirica L.) с максимальным процентом взошедших семян. Были подобраны оптимальные условия для введения проростков ириса в культуру in vitro . Разработана методика введения в среду in vitro растений рода Iris, благодаря которой можно получить растения с 93 % всхожестью семян и 80 % гарантией того, что в питательной среде не будут развиваться патогенные организмы. Важными аспектами в выращивании ирисов в искусственной среде являются правильная стерилизация семян, удаление семенной кожуры и подбор подходящей питательной среды. Выводы . Сухая холодная стратификация в течение 30 дней и проращивание при температуре +3 °С при отсутствии света нарушают глубокий физиологический покой семян у I. pseudacorus L., I. graminea L., I. ensata Thunb., I. missouriensis Nutt., I. sibirica L. и стимулируют их прорастание. Для нарушения комбинированного покоя у I. halophila Pall. дополнительно нужна скарификация. Разработана оптимальная схема стерилизации проростков ирисов при введении в культуру in vitro : 0,5 % KMnO4 (15 мин) → 1 % CuSO4 (15 мин) → 70 % этанол (1 мин) → 3 % р-р Н2О2 (1 мин) → многократная промывка стерильной дистиллированной водой. Подобран состав питательной среды для культивирования in vitro - среда Murashige , Skoog с добавлением 3-индолилуксусной кислоты (2 мг/л) и ГА3 (2 мг/л), содержание сахарозы - 20 г/л, глюкозы - 10 г/л.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Изучение структуры ассимиляционной ткани в надземных органах фестукоидных злаков позволяет более полно оценить функционирование их генеративных побегов. Более часто рассматривается клеточная организация мезофилла их листьев, особенно в связи с широким присутствием клеток сложной формы, генеративные органы в этом отношении менее изучены. Веточки метелки являются частью генеративной сферы метельчатых злаков. Материалы и методы . Строение хлоренхимы и пространственные формы ассимиляционных клеток боковых осей метелок изучены на примере семи видов фестукоидных злаков, отличающихся по экологическим особенностям и структуре мезофилла листьев: Achnatherum splendens , Bromopsis inermis , Dactylis glomerata , Hierochloe odorata , Milium effusum , Poa angustifolia , Puccinellia tenuissima . Растения отбирались в состоянии бутонизации и начала цветения в разных природно-географических зонах Западной Сибири. Исследовалось анатомическое строение средней части боковых осей метелок первого порядка на мацерированных препаратах, а также на поперечных и продольных срезах. Результаты и выводы . В боковых осях метелки фестукоидных злаков структура хлоренхимы имеет более простое строение по сравнению с листовыми пластинками и состоит из клеток, отличающихся как по форме, так и размерам, что во многом связано с их видовыми и экологическими особенностями. Ассимиляционные клетки характеризуются разнообразием трехмерных конфигураций, среди сложных форм чаще всего встречаются плоские ячеистые клетки разной степени выраженности. У B. inermis значительная часть клеток имеет более сложные объемные формы, сочетающие лопастные проекции на поперечных сечениях и ячеистые конфигурации в продольном направлении. Такие клетки можно охарактеризовать как дважды и трижды сложные ячеисто-лопастные. Для побегов одного вида в веточках метелки по сравнению со стеблем и листьями просматривается усложнение формы ассимиляционных клеток, что, вероятно, может способствовать усилению газообмена генеративной сферы фестукоидных злаков.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Ива корзиночная - Salix viminalis - высокопродуктивный вид ив, который используется для создания сырьевых плантаций. Обоснована необходимость изучения внутриклоновой изменчивости сезонной динамики суточного прироста побегов S. viminalis . Цель - выявить возможное влияние избыточного атмосферного увлажнения в виде периодических ливневых дождей на динамику развития побегов S. viminalis . Материалы и методы . Объект: модельная инбредно-клоновая популяция S. viminalis . Происхождение основателей: автохтонная популяция S. viminalis Брянского лесного массива. Материал: растущие однолетние побеги черенковых саженцев первого года жизни. Для получения и обработки исходных данных применяли комплекс методов экспериментальной ботаники, хронобиологии, анализа рядов динамики. Результаты . На суглинистых серых лесных почвах на фоне избыточного атмосферного увлажнения годичный прирост побегов экспериментальных клонов составил 130…200 см при среднем суточном приросте 1,4…1,5 см/сут и максимальном приросте до 3,1…3,3 см/сут. Сезонный тренд суточного прироста охарактеризовался отрицательной динамикой. Выявлена цикличность сезонной динамики суточного прироста с интервалом между пиками около 20 сут. Установленная цикличность связана с периодичностью ливневых осадков. Выявлены внутриклоновая поливариантность морфогенеза побегов и внутриклоновая дискретность траекторий развития побегов. Выводы . В условиях эксперимента исследуемые клоны S. viminalis показали достаточно высокую продуктивность по длине побегов. Динамика суточного прироста определяется взаимодействием сезонных трендов и циклических колебаний. Периодичность ливневых осадков оказывает модулирующее влияние на цикличность суточного прироста. Полученные результаты рекомендуется учитывать при проектировании и создании сырьевых плантаций ивы корзиночной для получения стабильно высоких урожаев биомассы.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Приводятся результаты многолетних исследований возбудителей заболеваний листьев Syringa josikaea Jacq . и S. vulgaris L. в урбанизированной среде и коллекциях арборетумов Сибири. Дана биология, морфология и симптоматика шести фитопатогенов: Erysiphe syringae Schwein., Heterosporium syringae Oudem., Septoria syringae Sacc. & Speg., Ascochyta syringae Bres., Cladosporium herbarum (Pers.) Link, Alternaria alternata (Fr.) Keissl., Leptoxyphium fumago (Woron.) R. C. Srivast. Материалы и методы . Фитопатологические исследования растений рода Syringa L. проводили на территории пяти сибирских городов. Идентификации патогенов осуществляли стандартными методами. Результаты . В условиях Сибири установлены различия в проявлении симптомов и морфологии отдельных патогенных микромицетов. Доказано, что возбудитель мучнистой росы стабильно формирует телеморфу на территории Сибири, в отличие от Европейской части России. Показано значение особенностей цикла развития гриба в конкретных условиях для разработки системы мероприятий по ограничению его распространенности и вредоносности. Выводы . Установлено, что на сирени в условиях Сибири формирование патогенной микобиоты осуществляется двумя путями: перенос патогенов вместе с растениями-интродуцентами на новые территории и переход сапрофитных грибов к факультативному паразитизму.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Загрязнение почв городских экосистем тяжелыми металлами угнетает рост газонных трав, что приводит к ухудшению их привлекательности. Авторами проведено исследование влияния применения технологий детоксикации загрязненных тяжелыми металлами почв на анатомо-морфологические показатели роста газонных трав. Материалы и методы . В ходе лабораторного опыта исследованы изменения морфологических и анатомических параметров надземных органов газонных трав (райграс пастбищный, овсяница красная, мятлик луговой) при выращивании на загрязненном свинцом (34 ПДК) и кадмием (1,4 ПДК) урбаноземе, а также при обработке почвы удобрением-сорбентом, полученным на основе природного материала - глины келловея (вскрышные породы Михайловского рудника) в различных дозах: 9; 18; 36 т/га. Результаты . Влияние антропогенных загрязнителей (Pb и Cd) (21 сут) на вегетацию газонных трав в условиях лабораторного опыта не привело к статистически значимым изменениям таких морфометрических параметров надземных органов газонных злаков, как длина побега и площадь листовой пластинки. Загрязнение почв свинцом и кадмием, а также обработка почвы удобрением-сорбентом оказали значимое влияние на продукцию биомассы газонными травами. Действие удобрения-сорбента приводит к стимулированию газообмена и транспирации в растениях. Количество устьиц на листовых пластинках газонных трав при обработке почвы удобрением-сорбентом увеличивалось на 45,7-68,2 %. Изменение мезоструктуры листа (количество устьиц на единицу площади листовой пластинки) газонных трав является более индикативным параметром для определения степени загрязнения окружающей среды Pb и Cd, чем морфометрические характеристики побега. Выводы . Удобрение-сорбент не только обеспечивало закрепление тяжелых металлов (ТМ) в почве, но и способствовало формированию в растениях защитных механизмов от избыточной их аккумуляции. Использование мезоструктурного подхода позволяет оценить пределы толерантности растений к загрязнению среды обитания, выявить влияние загрязнений ТМ и различных доз удобрения-сорбента на анатомо-морфологическом уровне. Внесение удобрения-сорбента в загрязненный свинцом и кадмием урбанозем позволяет повысить эффективность газообмена и транспирации газонных трав злаковых культур в 2-3,3 раза.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Изучение суммарного содержания фенольных соединений в вегетативных органах газонных растений, растущих в районах с разным уровнем загрязнения среды, позволяет обнаружить сдвиги в физиолого-биохимических процессах в ходе онтогенеза растений в изменяющейся среде, установить механизмы их экологической устойчивости и выявить возможности регулирования условий создания качественных газонных покрытий. Материалы и методы . Изучались газонные растения ( Trifolium repens L. и Poa pratensis L.) в трех возрастных состояниях: виргинильные (v), средневозрастные генеративные (g2) и субсенильные (ss). Анализировались пробы, взятые в чистой, среднезагрязненной и загрязненной зонах города Йошкар-Олы Республики Марий Эл. Суммарное содержание фенольных соединений в растительных объектах определяли фотоколориметрическим методом с применением реактива Фолина - Денисова. Результаты . В вегетативных органах газонных растений (клевер ползучий, мятлик луговой), растущих в районах с разным уровнем загрязнения среды, определяли суммарное содержание фенольных соединений. Усиление загрязнения среды вызывало увеличение содержания фенольных соединений в листьях и корнях газонных растений. В листьях T. repens и P. pratensis от виргинильного до генеративного состояния этот показатель увеличивался с последующим падением в субсенильном состоянии во всех зонах исследования. В корнях газонных растений, произрастающих в районах с различной антропогенной нагрузкой, наблюдалась иная картина, т.е. происходило постепенное увеличение содержания фенольных соединений от виргинильных растений к субсенильным. В целом более высокое содержание фенолов в вегетативных органах было характерно для особей клевера ползучего по сравнению с особями мятлика лугового. Выводы . На суммарное содержание фенольных соединений в вегетативных органах газонных растений оказывают влияние видовые особенности, онтогенетическое состояние, а также состояние условий окружающей среды. Повышенное содержание фенолов наблюдалось в листьях виргинильных и генеративных особей исследуемых газонных растений во всех местообитаниях, тогда как у субсенильных особей клевера ползучего и мятлика лугового, наоборот, показатели в корнях были выше, чем в листьях. По мере усиления загрязнения среды наблюдалось увеличение содержания фенольных соединений в вегетативных органах газонных растений, что, в свою очередь, способствует увеличению устойчивости вида в неблагоприятных и стрессовых условиях среды. Поскольку фенолы, являясь компонентами антиоксидантной системы, играют важную роль защитных барьеров на пути негативных средовых факторов.