ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ НА СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛОВ В ЛИСТЬЯХ

ПШЕНИЦЫ ОЗИМОЙ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Людмила Александровна Чайковская

д-р с.-х. наук, гл. науч. сотр. лаб. растительно-микробного взаимодействия

Федерального государственного бюджетного

учреждения науки «НИИСХ Крыма»,

РФ, г. Симферополь

E-mail: ludachaika@mail.ru

Марина Ивановна Баранская

канд. с.-х.наук, зав. лаб. растительно-микробного взаимодействия

ФГБНУ «НИИСХ Крыма»,

РФ, г. Симферополь

E-mail: 

Ольга Леонидовна Овсиенко

научный сотрудник лаб. растительно-микробного взаимодействия

ФГБНУ «НИИСХ Крыма»,

РФ, г. Симферополь

E-mail: olovsien@mail.ru

Нина Николаевна Клименко

научный сотрудник лаб. растительно-микробного взаимодействия

ФГБНУ «НИИСХ Крыма»,

РФ, г. Симферополь

E-mail: 

INOCULATION INFLUENSE ON CHLOROPHYLL’S CONTENT

IN WINTER WHEAT LEAVES WHEN SOIL POLLUTION’S BY HEAVY METALLS

Ludmila Chaikovska

doctor of Agriculture Science, Seniorstaff scientist, department of plant-microbeinteraction,

Federal state budgetary institution of science

“Scientific Research Institute of agriculture of Crimea”,

Russia, Simferopol

Marina Baranskaya

candidate of agricultural sciences,PhD,

Head of plant-microbeinteraction department, FSBIS “SRIAC of Crimea”,

Russia,

Olga Ovsienko

scientific researcher, Dep.ofplant-microbeinteraction, FSBIS “SRI AC of Crimea”,

Russia, Simferopol

Nina Кlymenko

scientific researcher, Dep. ofplant-microbeinteraction,FSBIS “SRI AC of Crimea”,

Russia, Simferopol

АННОТАЦИЯ

Исследовано влияние предпосевной инокуляции семян на количественное содержание хлорофиллов в листьях пшеницы озимой на ранних этапах онтогенеза растений и на повышение устойчивости пшеницы к стрессовому воздействию тяжелых металлов (ТМ) (Cr, Cu, Pb). Установлено положительное воздействие Диазофита на возрастание количества хлорофиллов (a+b) в листьях пшеницы озимой как в контроле, так и на фоне загрязнения почвы ТМ. Содержание пигментов в листьях бактеризованных растений в контроле и на различных уровнях ПДК ТМ превышало значения небактеризованных растений на 15 % и 7–15 % соответственно. Выявлено, что инокуляция снижает стрессовое воздействие ТМ: фитомасса бактеризованных растений при загрязнении почвы на уровне 1 ПДК возросла на 42 % по сравнению с растениями, выросшими из неинокулированных семян, а на уровне 2,5 и 5 ПДК – на 25 % и 90 % соответственно. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о позитивном влиянии Диазофита на количество хлорофиллов (a+b) в листьях пшеницы озимой в ранние этапы онтогенеза растений, что способствует повышению их продуктивности и роста благодаря смягчению стрессового воздействия ТМ.

ABSTRACT

It was studied the influence of presowingseeds inoculation on the quantitative content of chlorophylls in winter wheat leaves оn the early stages of plant ontogenesis and improvement of wheat resistance to stressful effect of HM (Cr, Cu, Pb). Was found the positive impact of Diazofit on increase the amount of chlorophyll (a+b) in leaves of winter wheat in the control and in the background of soil contaminated with the HM. The content of pigments in the leaves of inoculated plants in control and at different levels of HM MPC of none inoculated exceeds the value of the plant by 15 % and 7–15 %, respectively. It was revealed that inoculation reduces the stress effect of HM: phytomass of inoculated plants on contaminated soil at 1 MPC has increased by 42 % as compared to plants grown from uninoculated seeds, and at 2,5 and 5 MPC on 25 % and 90 %, respectively. Thus, the results indicate a positive influence of Diazofit on chlorophyll (a+b) in leaves of winter wheat in the early stages of plants ontogeny, thereby increasing productivity and growth through mitigation of HM stress.

Ключевые слова: инокуляция; Диазофит; озимая пшеница; хлорофиллы; тяжелые металлы.

Keywords: inoculation; Diazofit; winter wheat; chlorophyll; heavy metals.

Увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду оказывает все более негативное влияние на различные биологические объекты. Одним из распространенных загрязнителей, которые наносят значительный вред различным компонентам природной среды, являются тяжелые металлы (ТМ). Попадая в трофические цепи, ТМ могут значительно изменять интенсивность метаболических процессов растений (в частности фотосинтеза), что снижает их продуктивность и качество урожая. Так, выявлена позитивная корреляция между зерновой продуктивностью сельскохозяйственных растений и интенсивностью фотосинтеза [7, с. 60–66; 8, с. 411–415]. В почвах, загрязненных ТМ, нарушается интенсивность биологических процессов и снижается количество полезных микроорганизмов, что может негативно влиять на культурные растения [6, с. 60–66]. В то же время известно, что симбиотрофные микроорганизмы являются посредниками между эдафическими условиями (в том числе и токсичностью ТМ) и растениями, и способствуют значительному повышению устойчивости макросимбионта к стрессу [1, с. 17–22]. Именно поэтому поиск способов, которыеснижают негативное воздействие ТМ на продуктивность растений и качество продукции является актуальным и своевременным. Исследователями созданы эффективные микробные препараты, которые успешно применяют в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур в различных агроклиматических зонах. Установлено, что биопрепараты улучшают питание растений, повышают их урожайность и способствуют получению экологически чистой продукции [5, с. 352–375; 2, с. 15–300]. В наших предыдущих исследованиях выявлено положительное влияние предпосевной бактеризации (на примере микробного препарата Фосфоэнтерин) на состав фотосинтезирующих пигментов и продуктивность растений при загрязнении почвы ТМ [9, с. 32–35].

Учитывая вышеизложенное,цель наших исследованийсостояла в изучении влияния предпосевной инокуляции семянна количественное содержание хлорофиллов в листьях на ранних этапах онтогенеза растений и повышение устойчивости пшеницы озимой к стрессовому воздействию ТМ (Cr, Cu, Pb).

Вегетационные опыты проведены в теплице, культура: пшеница озимая Triticum durumL. Для предпосевной инокуляции семян использован микробный препарат Диазофит (основа Agrobacterium radiobacter 204), контроль – без инокуляции. Растения выращивали в пластиковых сосудах (объем 0,5 л) в течение 6 недель, почва: чернозем южный. Повторность опытов пятикратная. При закладке опытов в сосуды вносили по 380 г воздушно-сухой почвы. В каждый сосуд были внесены и тщательно перемешаны с почвой растворы солей ТМ: Pb (CH₃COO)₂, CuSO₄, K₂CrO₄ из расчетов, которые соответствовали следующим уровням загрязнения: 1 ПДК, 2,5 ПДК, 5 ПДК. В контрольном варианте ТМ не вносили. Экстракцию фотосинтезирующихпигментов проводили при помощи этилового спирта, а их количественное содержание в листьях растений определяли колориметрическим методом [3, с. 127–134]. Вегетационные опыты и математическая обработка полученных результатов проведены согласно общепринятых методик [4].

Результаты исследований, полученные в условиях вегетационных опытов, показали, что загрязнение почвы ТМ снижает содержание фотосинтезирующих пигментов в листьях пшеницы озимой на ранних этапах онтогенеза (рис. 1). Так, содержание суммы хлорофиллов (a +b) в листьях растений, выросших на незагрязненной почве, достигало3,40 мг/г сырой фитомассы, а внесение в грунт ТМ снижало эти показатели до 3,24 мг/г.

Рисунок 1. Влияние инокуляции на содержание хлорофиллов (a+b) в листьях пшеницы озимой при загрязнении почвы ТМ (Cr, Cu, Pb)

Анализ полученных результатов свидетельствуют о положительном воздействии предпосевной бактеризации семян на возрастание количества хлорофиллов в листьях пшеницы озимой как в контроле, так и на фоне загрязнения почвы ТМ. Содержание пигментов в листьях бактеризованных растений достигало 3,92 мг/г фитомассы (контроль) и 3,52–5,04 мг/г (различные уровни ПДК ТМ), что превышало значения небактеризованных растений на 15 % и 7–15 % соответственно.

Нарушение функционирования пигментного комплекса пшеницы озимой при загрязнении почвы ТМ снижает продуктивность растений: их фитомасса уменьшилась на уровне 1 и 2,5 ПДК на 7 %, а на уровне 5 ПДК – в 2,3 раза по сравнению с контролем (табл. 1). Использование Диазофита для предпосевной инокуляции семян способствовало увеличению фитомассы пшеницы как в контрольном варианте (на 19 %), так и при загрязнении почвы ТМ. Установлено, что бактеризация снижает стрессовое воздействие ТМ: фитомасса бактеризованных растений при загрязнении почвы на уровне 1 ПДК возросла на 42 % по сравнению с растениями, выросшими из неинокулированных семян, а на уровне 2,5 и 5 ПДК –на 25 % и 90 % соответственно.

Таблица 1.

Влияние инокуляции на продуктивность и высоту пшеницы озимой при загрязнении почвы ТМ (чернозем южный, вегетационный опыт)

Необходимо отметить также положительное воздействие Диазофита на высоту пшеницы, выросшей на загрязненной почве: она превышала рост небактеризованных растений на 19–43 % в зависимости от уровня ПДК ТМ.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о позитивном влиянии предпосевной инокуляции семян (Диазофит) на количественный состав суммы хлорофиллов (a+b) в листьях пшеницы озимой в ранние этапы онтогенеза растений, что способствует повышению их продуктивности и роста благодаря смягчению стрессового воздействия ТМ.

Список литературы:

1. Белимов А.А, Тихонович И.А. Микробиологические аспекты устойчивости и аккумуляции тяжелых металлов у растений // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 3. – С. 17–22.
2. Волкогон В.В. Мікробніпрепарати у землеробстві. Теорія і практика / В.В. Волкогон, О.В. Надкернична, Т.М. Ковалевська та ін. – К.: Аграрна наука, 2006. – 312 с.
3. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений.Фотосинтез. Дыхание: учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1975. – C. 127–134.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
5. Иутинская Г.А. Биорегуляция микробно-растительных систем: Монография / Г.А. Иутинская, С.П. Пономаренко, Е.И. Андреюк и др. – К.: Ничлава, 2010. – С. 352–375.
6. Иутинская Г.А., Колпа Ю.В., Степашко В.С. Моделирование динамики численности микроорганизмов в почве, загрязненной тяжелыми металлами // Мікробіологічний журнал. – 2002. – Т. 64, № 3. – С. 59–67.
7. Прядкина Г.А., Шадчина Т.М. Связь между показателями мощности развития фотосинтетического аппарата и зерновой продуктивностью озимой пшеницы в разные по погодным условиям годы // Физиология и биохимия культурных растений. – 2009. – Т. 41, № 1. – С. 59–68.
8. Шадчина Т.М., Прядкіна Г.О., Моргун В.В. Зв'язоки між характеристиками фотосинтетичногоапарату та зерновою продуктивністю у різних сортів озимої пшениці // Досягнення і проблеми генетики, селекції і біотехнології. Зб. наук. праць. – К.: Логос, 2007. – Т. 2. – С. 410–415.
9. Чайковская Л.А., Cологуб Н.А., Баранская М.И. Влияние бактеризации на развитие Sorghum sudanense (Piper.) Stapf. и ризосферную микрофлору при воздействии тяжелых металлов // Промышленная ботаника. Сб. науч. трудов. – Донецк: Донецкий ботсад НАН Украины, 2011. – С. 32–35.