CC BY
17
3. Golosova L., Karppinen E., Krivolutsky D.A. List of oribatid mites (Acarina, Oribatei) of northen palearctic region. II. Siberia and the Far East. Acta Entomol. Fennica, 1983. -43. - p. 1-14.
4. Михеева B.JI. Фауна панцирных клещей-орибатид верховых болот Среднего Приобья (Сургутский и Нижневартовский р-он). // Разнообразие почвенных животных на Севере: тезисы докладов. Сыктывкар, 2003. — с.56.
5. Михеева B.JI. Влияние нефтезагрязнения на поло-возрастную структуру сообществ панцирных клещей (Нижневартовский район). // Проблемы почвенной зоологии: материалы III всероссийского совещания по почвенной зоологии. Йошкар-Ола, 2002. - с. 120-121.
6. Михеева B.JI. Оценка изменения структуры сообществ панцирных клещей при рекультивации нефтезагрязнений (Нижневартовский р-он). // Разнообразие почвенных животных на Севере: тезисы докладов. Сыктывкар, 2003. - с.55-56.
7. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. — М.: Наука, 1965.
8. Беклемишев В.Н. Индексы и понятия, необходимые при количественном изучении популяций эктопаразитов и нидиколов // Зоол. журн. - 1961. - Т. XL, вып. 2, - С. 149-158.
9. Беклемишев В.Н. Пространственная и функциональная структура популяций // Бюл. МОИП. Отд. биол., 1960. Т. 65. Вып. 2, С. 41-50.
References
1. Golubev Tubular mites forest-tundra communities of the Tyumen region. // Ecology and faunistics animals. - Tyumen offset duplicator. Tyumen State. University Press,1983. - s. 12-23.
2. Golosova JI.D. Hard ticks in the soils of southern taiga subzone of the Tyumen region. In Sat .: Ecology and fauna animals. Sci. tr. TSU, Tyumen, 1977, vol. 51, p. 3-17
3. Golosova L., Karppinen E., Krivolutsky D.A. List of oribatid mites (Acarina, Oribatei) of northen palearctic region. II. Siberia and the Far East. Acta Entomol. Fennica, 1983. -43. - p. 1-14.
4. Mikheyev B.JI. Fauna-shelled ticks oribatid bogs Middle Ob (Surgut and Nizhnevartovsk District). // A variety of soil animals in the North: abstracts. Syktyvkar, 2003. - p.56.
5. Mikheyev B.JI. The impact of oil pollution on the sex and age structure of communities shelled ticks (Nizhnevartovsk district). // Problems of Soil Zoology: Materials III All-Russian Conference on Soil Zoology. Yoshkar-Ola, 2002. - p. 120-121.
DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.265 Пушкина Н.В.
Аспирант, Белорусский государственный университет ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА НА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ
Аннотация
В статье рассмотрено влияние предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона (ЭМП СВЧ) на содержание таких структурно - функциональных параметров, как аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), активные формы кислорода (АФК) и продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). Показано влияние предпосевной обработки семян ЭМП СВЧ на систему оксидантов-антиоксидантов растений, что оказало влияние на накоплении АФК и продуктов ПОЛ в растительной клетке, а, следовательно, и на устойчивость растений в целом к воздействию неблагоприятных факторов.
Ключевые слова: семена, предпосевная обработка, электромагнитное поле, СВЧ.
Pushkina N.V.
Postgraduate student, Belarusian state university
INFLUENCE OF PRE-SOWING SEEDS TREATMENT BY THE ELECTROMAGNETIC FIELD SUPERHIGH-FREQUENCY RANGE ON THE STRUCTURALLY FUNCTIONAL CONDITION CORN ROOTLETS
Abstrect
In article discussed influence pre-sowing corn seeds treatment. Shown influence of the electromagnetic field superhigh-frequency range (EMP microwave) on contents such structurally - functional parameters as ATP, the active forms of oxygen (AFO) and products of the lipids peroxidize (POL). Influence of pre-sowing seeds treatment of the electromagnetic field superhigh-frequency range (EMP microwave) on oxidizers-antioxidants plants system shown. This treatment could affect accumulation of AFO and products of the lipids peroxidize (POL) in a plant cell, and influence on stability of plants in general.
Keywords: seeds, pre-sowing treatment, electromagnetic field, microwave frequency.
В современном сельском хозяйстве широко используются различные способы предпосевной обработки семян, которые можно разделит на два вида. Наиболее распространенные, хорошо изученные - химические протравливатели, и перспективные, экологически безопасные - физические методы обработки семенного материала [1]. Эффективным технологическим приемом, позволяющим оптимизировать процессы роста и фотосинтеза на начальных этапах прорастания семян и повысить устойчивость растений к стрессовым воздействиям внешней среды, является предпосевная обработка семян электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона (ЭМП СВЧ) [2]. В основе данного способа обработки семян лежит резонансное воздействие электромагнитных волн на биологические объекты. Повышение качества семян происходит только при определенных пространственных характеристиках электромагнитной волны СВЧ, частоты, мощности и длительности воздействия излучения на семена, которые экспериментальным способом подбираются отдельно для каждой культуры [2].
32
На сегодняшний день кукуруза является одной из основных культур современного мирового земледелия. Это растение характеризуется разносторонним использованием, высокой продуктивностью и урожайностью. Кукуруза -культура универсального значения: пищевого, кормового, технического, поэтому с каждым годом ее посевные площади увеличиваются.
В связи с этим, целью данной работы являлось изучение влияния предпосевной обработки семян электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона (ЭМП СВЧ) на биофизические и биохимические параметры проростков кукурузы. Для оценки эффективности действия предпосевной ЭМП СВЧ обработки семян использовались такие структурно - функциональные параметры, как содержание аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), активных форм кислорода (АФК) и продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [3]. Энергия, запасаемая в АТФ, служит основным источником для физиологической деятельности клетки, кроме этого она играет важную роль при прорастании семян [3]. В ходе этого процесса происходят многочисленные взаимосвязанные процессы — распад питательных веществ, их превращение, транспорт и образование из них новых веществ, идущих на построение клеток и органов. Оценка уровня АТФ в прорастающих семенах и листьях растений является весьма важным показателем баланса ростовых процессов в растительном организме. АФК постоянно образуются в живой клетке как продукты нормального метаболизма кислорода [4, 5]. Нормальные функции АФК включают индукцию иммунной системы и мобилизацию систем ионного транспорта. Однако повышенная продукция РФК приводит к окислительному стрессу. Реакции биологического окисления сопровождаются образованием свободных радикалов [5]. При неблагоприятных условиях перекисное окисление липидов может активизироваться. ПОЛ может происходить в любых органеллах клетки, поскольку АФК и свободно-радикальные процессы протекают не только в местах непосредственной генерации АФК (хлоропласты, митохондрии, пероксисомы), но и в других органеллах, куда АФК транспортируются, обеспечивая редокс-регуляцию клетки. Поэтому многие авторы [3-7] считают, что ПОЛ представляет собой одно из первых неспецифических звеньев в общей стресс-реакции организма и может инициировать включение защитных механизмов. Измерение конечных продуктов ПОЛ является одним из наиболее известных и распространенных методов оценки структурных повреждений в растениях. АФК вызывают перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот с образованием а, р-ненасыщенных альдегидов, таких как 4-гидроксиноненал и малонового диальдегида (МДА). Эти продукты рассматриваются в качестве маркеров окислительного стресса.
В данной работе объектами исследования являлись семена кукурузы сорта Полесский 212 СВ. Семена исследуемой культуры предварительно обрабатывались электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона (ЭМП СВЧ) из расчета на их объем в миллиметровом диапазоне волн внешнего воздействия. Контрольными для них являлись не обработанные семена. Исследуемые растения выращивались в рулонах в лабораторных условиях при 18/6 ч день/ночь светопериоде, температуре 18/20° С, относительной влажности 60%, освещенности 120 цмоль/м2с.
В лабораторных опытах семена кукурузы сорта Полесский 212 СВ отличались высокой всхожестью, характерной для семян первого класса. В связи с этим, под действием предпосевной обработки достоверных различий в данном параметре не обнаружено (Таблица 1).
Таблица 1 - Всхожесть семян кукурузы (на 7 - ые сутки)
Культура Вариант Всхожесть семян, %
Кукуруза сорт Полесский 212 СВ Контроль 95,0±8,7
Опыт 96,7±5,8
Содержание АТФ определяли в семенах исследуемой культуры после измельчения. При анализе гомогената, полученного из сухих семян, находящихся в стадии покоя, получены остаточные количества АТФ (таблица 2). Данные результаты согласуются с литературными, поскольку показано, что в состоянии покоя АТФ локализуется в семенах лишь в зародыше [4, 5].
Таблица 2 - Содержание АТФ в сухих и замоченных семенах кукурузы
Культура Вариант Содержание АТФ *108, М/ г семян
Без замачивания 1 сутки замачивания
Кукуруза сорта Полесский 212 СВ Контроль 0,2±0,1 17,9±0,5
Опыт 0,2±0,1 27,9±0,7
Однако, известно, что при прорастании семян количество АТФ возрастает на несколько порядков и его содержание может характеризовать интенсивность прорастания семян. Действительно, согласно представленным данным (Таблица 2), уже через 24 часа после замачивания семян содержание АТФ возрастало в 50-100 раз. Уровень АТФ в контрольных и опытных семенах максимально различался через 24 часа замачивания. Разница в уровне АТФ в набухших семенах, прошедших обработку и без нее, может быть обусловлена опосредованным влиянием обработок на ферменты гидролиза белков, жиров и углеводов, синтез мРНК, процессы роста и дифференцировки митохондрий [5].
Далее определялся уровень содержания активных форм кислорода и продуктов перекисного окисления липидов в листьях разного возраста проростков кукурузы. Уровень АФК и содержание продуктов ПОЛ во втором листе растений кукурузы оказалось выше, чем в первом листе (таблица 3, 4). Предпосевная обработка семян ЭМП СВЧ привела к повышению как уровня содержания АФК, так и концентрации продуктов ПОЛ в единице сырой массы.
Таблица 3 - Содержание АФК в листьях 10-дневных растений кукурузы
Культура Вариант Содержание АФК, мкг/ г сырой массы
В первом листе Во втором листе
Кукуруза сорта Полесский 212 СВ Контроль 28,3±1,8 36,0±2,0
Опыт 45,7±2,7 47,3±0,8
Таблица 4 - Содержание продуктов ПОЛ в листьях 10-дневных растений кукурузы
Культура Вариант Содержание МДА, мМ/ г сырой массы
В первом листе Во втором листе
Кукуруза сорта Полесский 212 СВ Контроль 1,07±0,02 1,23±0,02
Опыт 1,35±0,01 1,69±0,05
Известно, что образование активных форм кислорода и оксидативная модификация макромолекул - нормальные и важные биологические процессы. Но образование избытка кислородных радикалов может повреждать клетки. Степень повреждений от АФК зависит от эффективности работы антиоксидантной системы и определяется устойчивостью растений. Поэтому, содержание активных форм кислорода в клетке - это показатель, характеризующий баланс между двумя группами процессов: образованием АФК и функционированием антиоксидантной системы. Содержание продуктов ПОЛ характеризует как эффективность протекания нормальных физиологических процессов, так и деструктивное разрушение клетки. В этой связи повышенный уровень АТФ и продуктов ПОЛ в клетке после обработок семян электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона (ЭМП СВЧ) - представляется очень любопытным. Поскольку обычно активизация деструктивных процессов при воздействии неблагоприятных факторов повышает данные показатели в разы, то есть основания полагать, что выявленные повышенные уровни - это следствие перехода растений на иной качественный уровень существования. Возможно, предпосевная обработка семян ЭМП СВЧ на клеточном уровне повлияла на систему оксидантов-антиоксидантов растений, что могло сказаться на накоплении АФК и продуктов ПОЛ в растительной клетке, содержании антиоксидантных ферментов, и, как следствие, устойчивости растения в целом к воздействию неблагоприятных факторов.
Литература
1. Tambiev, A.H. Stimulation of growth of cyanobacteria by millimeter electromagnetic radiation of low intensiveness / А.Н. Tambiev and str. Trade Exibition Microbe-86. XIX Intern. Congr. Microbiol., September 7-13:Abstr.Manchester, England, 1986.
2. Pushkina, N.V., Karpovich, V.A., Liubetski, N.V. Usage of circularlypolarized electromagnetic MM-waves for presowing seed treatment / N.V. Pushkina, V.A. Karpovich, N.V. Liubetski // The eighth International Kharkov Symposiumon Physicsand Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves, Kharkov, Ukraine, June 23-28, 2013, pp. 532-534.
3. Crop physiology and metabolism / I.A. Blanco et.al. // Crop. Sci. 2000. V. 40. P. 1257-1263.
4. Progress and prospects of marker assisted backcrossing as tool in crop breeding programs / K. Semangn et al. // Afric. J. Biotechnol. 2006. V. 5. P. 2588-2603.
5. Miller G., Shulaev V., Mittler R. Reactive oxygen signaling and abiotic stress // Physiologia Plantarum. 2008. V. 133. P. 481-489
6. Mullineaux P., Baker N.R. Oxidative stress: antagonistic signaling for acclimation or cell death? // Plant Physiol. 2010. V. 154. P. 521-525.
7. Asada K. Production and Scavenging of Reactive Oxygen Species in Chloroplasts and Their Functions // Plant Physiology. 2006. V. 141. P. 391-396.
