Биологические науки/2. Структурная ботаника и биохимия растений

Толкачева Т.А.

УО «Витебский государственный университет им. П.М. Машерова», Беларусь,

Влияние биологически-активных веществ на морфометрические и биохимические

показатели Allium сера L.

Введение. Биологически активные вещества (БАВ) относятся к важнейшим факторам, регулирующим процессы роста на всех этапах развития растений. Научной основой практического применения БАВ в сельском хозяйстве является изучение внутренних механизмов их действия для управления качеством получаемого урожая. В настоящее время предпочтение получают препараты, обладающие антиоксидантной и антимутагенной активностью, созданные на основе биоматериала.

Оксидат торфа ‒ (ОТ) представляет собой 4% водный концентрат биологически активных веществ, содержащихся в природном продукте ‒ торфе, полученный путем специально разработанной технологии с удалением балластных веществ. В ОТ содержится до 98,1% гуминовых кислот и широкий спектр аминокислот, которые обладают повышенным биостимулирующим действием на рост и развитие растений, им свойственна высокая миграционная подвижность в почве.

Нами получена комбинация гидрофильных субстанций из куколок дубового шелкопряда, включающая витамины и аминокислоты антиоксидантного и иммуномодулирующего действия – водный экстракт куколок дубового шелкопряда (ВЭКШ)[1].

Широкое применение в методиках биотестирования находит лук репчатый (Allium cepa L.) благодаря высокой чувствительности, устойчивой реакции как на молекулярно-клеточном, так и организменном (ингибирование роста корней) уровнях, простоте и оперативности методик, достоверной связи результатов с выводами, полученными на прокариотах и других эукариотах [2].

Адаптация растений к действию различных регуляторов роста связана с многообразными изменениями ряда физиологических процессов – дыхания, фотосинтеза, обмена белков, нуклеиновых кислот [3], поэтому целью работы явилась проверка эффективности применения ОТ и ВЭКШ в разведении 1:10000 на морфометрические и биохимические параметры лука репчатого.

Материал и методы исследования. Для биотестирования БАВ применяли Allium-тест. Проращивание луковиц проводили в пробирках при комнатной температуре и естественном освещении. В растворы ОТ и ВЭКШ луковицы помещали на 24 часа. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Для подсчета морфометрических параметров и биохимических анализов использовали растения на 12-е сутки. ВЭКШ готовили в соответствии с патентом и стандартизировали по содержанию основной действующей субстанции – сумме свободных аминокислот [4]. В опытах использовали ОТ (ЗАО «Юнатэкс»). БАВ разводили водой 1:10000.

Для определения показателя «длина корешков» рассчитывали среднюю длину корней для каждой луковицы в опытных и контрольных сериях экспериментов. Затем вычисляли общее среднее значение длины для опытной серии и контрольной. Экстракцию фотосинтетических пигментов проводили безводным ацетоном. Количество хлорофиллов и каротиноидов определяли спектрофотометрически при 440, 644, 662 и 700 нм. Содержание α-аминного азота определяли нингидриновым методом. Количество суммы фенольных соединений определяли в спиртовых экстрактах спектрофотометрическим методом. Определение конъюгированных диенов проводили с использованием смеси гептана с изопропиловым спиртом (1:1). Для количественного определения продуктов перекисного окисления липидов в зелени лука использовали тест с 2-тиобарбитуровой кислотой.

Полученный цифровой материал после проверки на правильность распределения вариационных рядов обрабатывали статистически с помощью критерия t Стьюдента. Результаты приведены в таблице.

Таблица – Влияние биологически-активных веществ на некоторые показатели Allium cepa L.

Показа-тель	Длина корешков, мм	Сумма фенолов, %	∑ хло-рофиллов a+b, мг/л	α-аминный азот, мкг/г ткани	ДК, мкМоль/г ткани	МДА, мкМоль/г ткани
Контроль	18,2±1,57	16,4±1,96	7,3±0,10	8,6±0,14	0,4±0,02	3,1±0,44
ВЭКШ	27,6±6,90^1	34,3±8,83^1	15,8±0,63^1	10,3±0,57^1	0,3±0,03^1	3,1±0,40
ОТ	18,9±3,99	25,8±4,21^1	7,8±0,4	9,7±0,87^1	0,4±0,02	3,5±0,22

Примечание: ¹ - р < 0,05 по сравнению с контролем

Из таблицы следует, что однократная обработка луковиц ВЭКШ приводит к статистически значимому увеличению длины корешков лука на 51,6% по сравнению с контролем, что позволяет судить об его биостимулирующем эффекте. ОТ не оказал влияния на рост корневой системы лука. Суммарное накопление фенольных соединений увеличилось на 109,1% (при действии ВЭКШ) и на 57,3% (при действии ОТ), что положительно сказывается на росте лука, т.к. фенольные соединения выступают в качестве запасных веществ в обмене веществ растений. Достоверное увеличение содержания α-аминного азота на 19,8% (при тестировании экстракта куколок) и на 12,8% (при тестировании оксидата торфа) может свидетельствовать об увеличении количества свободных аминокислот, которые используются для биосинтеза белков. Обработка ВЭКШ приводит к увеличению суммы хлорофиллов на 35,0%, соответственно увеличивается и продуктивность опытных растений. Отмечено уменьшение (на 25,0%) содержания диеновых конъюгатов (ДК), которые являются первичными продуктами, образующимися при окислении мембранных липидов. Количество малонового диальдегида (МДА), являющегося одним из конечных продуктов процесса перекисного окисления липидов при действии ВЭКШ и ОТ не изменялось, следовательно, их влияние не является стрессовым воздействием для лука.

Заключение. Жидкое содержимое куколок дубового шелкопряда можно использовать как сырье для получения антиоксидантных и биостимулирующих препаратов для растений. Обработка лука репчатого растворами водного экстракта куколок дубового шелкопряда более эффективна по сравнению с оксидатом торфа.

Литература:

1. Чиркин А.А., Балаева-Тихомирова О.М., Толкачева Т.А., Паршонок Д.И. Гемолимфа куколок дубового шелкопряда (Antheraea pernyi G.–M.) как биофармацевтическое сырье для антиоксидантных и цитомодулирующих препаратов // Матер. междунар. научно-практич. конфер. «Экспериментальная и клиническая фармакология». Гродно: ГрГМУ, 2011.‒ С. 246-250.

2. Fiskesjö G. The Allium test as a standard in environmental monitoring // Hereditas . − 1985. − V. 102. − P. 99−102.

3. Шелюто Б.В. Эффективность применения препаратов диазотрофных, фосфатмобилизующих микроорганизмов и регуляторов роста при создании культурных лугов. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2005. – 141 с.

4. Чиркин А.А. и др. Способ получения средства для профилактики инсулинорезистентности // Патент Республики Беларусь №15645. Зарегистрировано 26.12.2011.