В связи с постоянным уменьшением площадей для посева и повышения городского населения, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур является на сегодняшний день особо важным аспектом в производстве продуктов питания. Одной из проблем сельского хозяйства является создание условий для получения урожая. По мнению многих ученых предпосевная обработка семян различными физическими воздействиями может стимулировать их жизнедеятельность, что в конечном итоге существенно отражается на получении более устойчивых структур. От эффективности предпосевной обработки семян зависит качество урожая различных сельскохозяйственных культур [1, 2]. Свежесобранные семена не способны прорастать сразу же после уборки, если их не подвергнуть предпосевной подготовке. Послеуборочное дозревание сопровождается сложными биохимическими превращениями с участием ферментов, которое заключается в повышении жизнеспособности семян, их всхожести и энергии прорастания. Одним из главных факторов на биохимическом уровне являются изменения способные привести к росту общей урожайности растений. У растений одним из таких факторов является содержание хлорофиллов a и b, которые являются фотосинтетическими пигментами играющих значительную роль в фотосинтезе [3].
Экспериментальная часть.
В связи с этим, целью настоящего исследования являлось исследование уровня хлорофиллов a и b в проростках семян ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare).
Объектами исследования являлись проростки семян пшеницы и ячменя. Исследования проводились в условиях оранжереи Ботанического сада при Самарском государственном университете. Семена ячменя выращивали в течение 7 дней. Результаты исследований фиксировались на 7 день. Для эксперимента использовалось по 4000 семян пшеницы, ячменя и проса, по 3000 из которых подвергались воздействию озонатора и постоянного магнитного поля. Данные семена пшеницы, ячменя и проса делили на 3 равные части (по 1000 семян), каждая из которых подвергалась различному воздействию магнитного поля с напряженностью 100, 200, 300 Гс. Воздействие магнитного поля на семена проводили с продолжительностью времени от 1 до 5 мин. В качестве контроля использовали по 1000 семян пшеницы, ячменя и проса, выращенных без соответствующих воздействий [5].
Определение содержания фотосинтетических пигментов хлорофиллов a и b, каротиноидов осуществлялось по методу Хольма-Веттштейна [4].
Чтобы узнать количество пигментов (хлорофилла a, хлорофилла b, каротиноидов) в мг/г сухого вещества, учитывали разведение и массу взятой для экстракции навески растительной ткани [4].
Результаты и их обсуждение.
По полученным данным были построены гистограммы зависимости уровня концентрации совокупности хлорофиллов а и b, каротиноидов в проростках семян ячменя от времени воздействия постоянного магнитного поля в присутствии озона в сравнение с контролем.
При определении общей концентрации хлорофиллов а и b в опытной группе растений наибольший уровень наблюдался при индукции магнитного поля 100, 200, 300 Гс при общем воздействии комплекса физико-химических факторов в течение 2 мин (рис. 1).
предпосевной физический каротиноид
Рис. 1. Уровень концентрации хлорофиллов a и b в проростках ячменя в зависимости от времени
Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрация хлорофиллов a и b в проростках семян ячменя, в зависимости от времени воздействия постоянного магнитного поля в присутствие озона, увеличивается в сравнение с контролем (рис. 2).
Рис. 2. Уровень концентрации каротиноидов в проростках семян ячменя в зависимости от времени
Уровень концентрации каротиноидов, хлорофиллов a и b, установленный при воздействии постоянного магнитного поля и УФ излучения в присутствии озона свидетельствует о дозозависимом характере реакции проростков семян ячменя на применение вышеуказанного комплекса физико-химических факторов. При этом концентрация данных фотосинтетических пигментов, вероятно, зависит от концентрации субстратов реакции фотосинтеза исследуемых растений, либо веществ, опосредованно влияющих на данный метаболизм. В данном случае, изменение концентрации каротиноидов, хлорофиллов a и b, может являться результатом как катализации некоторых реакций фотосинтеза, так и, в определенных случаях, их ингибиции, в зависимости от величины постоянного магнитного поля, УФ излучения в присутствии озона и времени их воздействия на исследуемые растения.
Разработан доступный метод обработки семян ячменя постоянным магнитным полем в комплексе с озоном и УФ излучением, который может способствовать увеличению или, в определённых случаях, уменьшению концентрации хлорофиллов a и b, каротиноидов ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare).
Выводы:
Установлено, что при воздействии комплекса физико-химических факторов (включающих в себя постоянное магнитное поле, УФ излучение, присутствие озона) на семена ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare) наблюдается дозозависимое изменение концентрации фотосинтетических пигментов (каротиноиды, хлорофиллы a и b) в проростках ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare) на седьмые сутки прорастания.
Литература
1. Абрамова Л.И. Ростовые и физиологические особенности формирования урожая озимой пшеницы при предпосевной обработке семян физическими факторами. Тез. докл. на II Всесоюзн. конференции по радиологии. Обнинск. 1984. Т.1. С.164-165.
2. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. Методы биохимического исследования растений. Л.: Агропромиздат. 1987. С.41-43.
3. Пурыгин П.П., Цаплева Е.В., Цаплев Д.А. Исследование динамики морфологических изменений проса (Panicum miliaceum) при воздействии озонатора и электромагнитного поля. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Образование, культура и молодежь в современном мире». 17-19 января 2013 г., Сибай. - Сибай: «Сибайская городская типография». 2013. С.170-173.
4. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. Практикум по физиологии растений. М.: Агропромиздат. 1990. 270с.
5. Пурыгин П.П., Цаплев Д.А., Цаплева Е.В., Зарубин Ю.П. Определение удельной активности пероксидазы ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare) и проса обыкновенного (Panicum miliaceum) при воздействии озона и постоянного магнитного поля. Бутлеровские сообщения. 2013. Т.35. №9. С.90-93.