ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕМЯН РЕДИСА (RAPHANUS SATIVUS) И ГОРЧИЦЫ (BRASSICA JUNCEA)

Введение. Часть адаптивных свойств культурных растений была утрачена в ходе многолетней селекционной работы. Вследствие чего поддержание высокой продуктивности агроценозов было бы невыполнимо без использования защитных технологий, которые используют разные химические вещества, такие как пестициды и стимуляторы роста. Большая часть подобных веществ токсична для человека и обладает канцерогенным действием. Вместе с тем, они стимулируют изменчивость микрофлоры, приводя к образованию мутантных штаммов с ещё большей патогенностью. Экологическая цена продуктивности агроценозов настолько высока, что неизбежным становится ограничение и жёсткий контроль применения пестицидов. Естественно, это влечёт за собой снижение урожайности и ухудшение качества продукции. Выход из сложившейся ситуации следует искать в разработке экологически чистых технологий, позволяющих более полно использовать собственный (генетический) потенциал культурных растений [1].

Свет занимает важное место среди множества факторов, которые влияют на функциональное состояние растений. Свет же влияет на выраженность признаков без изменения наследственной программы растения. Исследования показывают высокую биологическую эффективность излучения лазера. Для сельского хозяйства высокий интерес представляет подобный экологически безопасный и неэнергоёмкий регуляторный фактор [1,3,4].

Вместе с тем исследования по изучению воздействия низкоинтенсивного излучения лазера на растительные объекты носят краткие сведения. Как правило, большая часть исследований вероятных механизмов воздействия низкоинтенсивного света лазера на живые организмы посвящено объектам животного происхождения [2,3,4].

В процессе набухания и прорастания семян происходит изменение содержания белков, жиров и углеводов, что свидетельствует о биохимических процессах мобилизации питательных веществ, обеспечивающих энергию для роста и развития организма. Работ по изучению воздействия лазерного излучения на биохимические показатели недостаточно, чтобы сделать полноценные выводы об изменении биохимических показателей до и после применения лазерного излучения.    

Цель. Определение биохимических показателей у семян в ходе прорастания, подвергшихся лазерному излучению и семян контрольной группы на примере редиса (Raphanus sativus) и горчицы (Brassica juncea).

Задачи. Определить количество белков в образцах семян до и после применения низкоинтенсивного излучения лазера;  определить количество углеводов в образцах семян до и после применения низкоинтенсивного излучения лазера; определить количество жиров в образцах семян до и после применения низкоинтенсивного излучения лазера.

Методы. Проращивание семян было выполнено по ГОСТ 12038-84. Семена подвергались предварительному охлаждению. Далее семена проращивались на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри, при постоянной комнатной температуре. Биохимические показатели определяли у сухих, набухших и проросших семенах. Из каждой группы бралась навеска массой 5 г для определения количества углеводов и белков, 10 г для определения количества  жиров. Низкоинтенсивное воздействие лазерного излучения красного диапазона осуществлялось твердотельным лазером типа (HLDH- 660-A-50-01) излучение которого закрыто пространственным модулятором, при соблюдении следующих параметров: длина волны λ = 658нм, длительность импульсов τи = 250 нс, частота импульсов f = 1000 Гц, мощность излучения лазера Pизл = 50 мВт, экспозиция излучения  30 с. На рисунке 1 показана схема стимуляции семян редиса и горчицы.

Затем было определено количественное содержание белков, жиров и углеводов при помощи биуретового метода, экстракционно-весового метода ВНИИКОПа (по Грживо и Шорниковой) и глюкозооксидазного метода соответственно. Проведение анализа выполнялось с использованием спектрофотометра СФ ЮНИКО 1201. В качестве статистического критерия достоверности  использовали непараметрический критерий U-критерий Манна-Уитни.

Рисунок 1. Схема стимуляции семян

Результаты и их обсуждение. Биохимические показатели, полученные в ходе проведения анализа в семенах редиса (Raphanus sativus) и горчицы (Brassica juncea), представлены в таблице 1 и таблице 2.

Таблица 1.

Содержание белков и углеводов в семенах редиса (Raphanus sativus) (в пересчете на сухое вещество)

В ходе анализа полученных данных не было выявлено статистически достоверных различий в биохимических показателях в группе контроля и опытной группой, где применялось низкоинтенсивное излучение лазера. Полученные данные соответствуют фазам роста растения.

Таблица 2.

 Содержание белков, жиров и углеводов в семенах горчицы (Brassica juncea) (в пересчете на сухое вещество)

В ходе обработки полученных данных также не было выявлено статистически достоверных различий в биохимических показателях между семенами, подвергшимися излучению, и контрольной группой семян. Полученные данные соответствуют фазам роста.

Однако следует отметить, что у семян редиса и горчицы в опытной группе, в сравнение с группой контроля, выражены явные внешние различия. Контрольная группа семян была более подвержена неблагоприятным факторам внешней среды, в частности, грибковой и бактериальной инфекциям, дольше прорастала, после прорастания растение имело слабую корневую систему и семядольные листки. Семена, подвергшиеся лазерному излучению, были более устойчивы к инфекциям, прорастали значительно быстрее, а также имели более крупные семядольные листки и более развитую коневую систему.

Низкоинтенсивное лазерное излучение на семена растений на примере редиса и горчицы не привело к статистически достоверным различиям биохимических показателей, что может быть связано с недостаточно отработанной методикой исследования. В связи с этим планируется доработка методики исследования. Несмотря на это, полученные данные свидетельствуют о явных визуальных морфологических различиях семян до и после излучения: семена прорастали быстрее, имели более крупные семядольные листки и более развитую коневую систему. Данные показатели говорят о том, что использование низкоинтенсивного лазерного излучения является перспективным методом для применения в сельском хозяйстве с целью ускорения прорастания семян без отрицательных последствий для экологии и потребителя сельскохозяйственной продукции.

Вывод. В ходе проведенного исследования, проанализировав биохимические показатели у семян редиса (Raphanus sativus L.) и горчицы (Brassica juncea L.) с использованием лазерного излучения и в контрольной группе, различий было не выявлено, что может быть связано с недостаточно отработанной методикой исследования. В связи с этим планируется доработка методики исследования.  Однако в ходе прорастания семян подверженных низкоинтенсивному лазерному излучению были выявлены морфологические различия, такие как более развитые семядольные листочки и корневая система, быстрее прорастали и были более устойчивы к инфекциям. Использование низкоинтенсивного лазерного излучения является перспективным методом, с целью применения в сельском хозяйстве для ускорения прорастания семян без отрицательных для экологии и потребителя сельскохозяйственной продукции последствий.

Список литературы:

1. Будаговский, А.В. Управление функциональной активностью растений когерентным светом: дис. Доктор. Т. Наук/ А.В. Будаговский . – Москва., 2008. - С. 32
2. Дударева, Л.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на процессы роста и развития в растительной ткани: дис. Канд. Био. Наук/ Л. В Дударева . - Иркутск., 2004. - С. 9
3. Даниловских М.Г., Винник Л.И.. Обоснование применения электромагнитного излучения оптического диапазона в животноводстве // Вестн. Новг. Гос. Ун-та. Сер.: Сельскохозяйственные науки. 2014. № 76. С.28-30
4. Даниловских М.Г., Винник Л.И. Применение пространственных модуляторов при выращивании и кормлении цыплят-бройлеров с разным уровнем сырого протеина в рационах. - Издательство:LAP LAMBERT Academic Publishing gmbh & Co. KG 2011.