Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО (GALEGA ORIENTALIS)

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО (GALEGA ORIENTALIS)"

А-31ЧОЧ

На правах рукописи

ВИХРЕВА Валерия Александровна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО (Galega orientalis)

Специальность 03.00.12 — Физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва — 2001

Работа выполнена на кафедре ботаники Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор В.Н. Хрянин.

Научный консультант — доктор химических наук, профессор А.Ф. Елннохватов,

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор С.С. Шаин; кандидат биологических наук, научный сотрудник Т.Г. Леонова.

Ведущее учреждение — Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, г. Саратов.

Защита диссертации состоится 5 ноября 2001 г. в " часов на заседании диссертационного совета Д220.043.08 в Московской сельскохозяйственной академии имени К.А.Тимирязева.

Адрес: 127550, Мое. :■■■'.; Тимирязевская ул., 49. Ученый совет МСХА.

' I

1 1 1 1; I

С диссертацией можиц<|. Ы.

■ вся *ЦШБ МСХА.

1 | !

' 1 ; ; . 1 ! [ ' , ( I '

Автореферат разослан ^ ,., 2001 г.

(■! м

Ученый секретарь | г '■■ диссертационного со в о ^ \ -г кандидат биологически л ^л;;

М ■ М

¡МП " ж

Н.П. Карсункина

ОЩАЯ ХАРАКТЕР/ЮТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема изучения действия микроэлементов в растительном мире всегда занимала одно из центральных мест в физиологии и биохимии растений. В настоящий момент большое внимание уделяется выяснению месту н роли в высших растениях микроэлемента селена. Это обуслоа-лено тем, что прогрессирующий дефицит данного элемента в растительных кормах и пище человека является причиной нескольких десятков тяжелых заболеваний, включая сюда инфаркт миокарда, инсульт и диабет, тяжелые поражения печени и расстройства половой системы, иммунодефицита и т.д. Широкомасштабной коррекции дефицита селена в пище человека и рационах животных препятствует недостаток знаний о функциях селена в мире высших растений. К моменту начала наших работ была известна лишь гипотеза о том, что селен способен интенсифицировать фотосинтетические процессы и регулировать митохондриальную активность клеток (Bollard, 1983). Помимо этого накоплен обширный, но не обобщенный материал по абсорбированию селена различными сельскохозяйственными и лекарственными растениями (Ермаков, Ковальский, 1974; Girling, 1984; Ягодин, Торшин, 1994-2001; Голубкина, 1999).

Мы предположили, что в растительном мире селен выполняет ту же основную роль, что и в животном мире - адаптивно-защитную и способен благоприятно влиять на рост и развитие растений, особенно в стрессовых условиях. Именно эта ситуация более всего характерна для интродукции редких и нетрадиционных растений, всегда сопряженной со множеством стрессов. К числу таких растений относится перспективная кормовая культура - козлятин к восточный (Galega orientalis), отличающаяся низкой стресс-резистентностью на ранних этапах онтогенеза. В связи с этим изучение влияния соединений селена на рост и развитие высших растений, в том числе и козлятника восточного, увеличение с помощью данного микроэлемента адаптивного потенциала растений следует считать актуальными.

Цель и задачи исследовании. Целью настоящей работы явилось изучение влияния селена в форме селената натрия на ростовые процессы и адаптивные возможности козлятника восточного в нормальных и стрессовых условиях, при лабораторном и полевом культивировании.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

* выявить возможность стимуляции селеном процессов роста и развития козлятника восточного;

• найти оптимальные ростостимулирующие дозы селена и определить зону его токсического действия для данного растения; выявить оптимадьаий-швеоп-ростосгцмудщщошего воздействия селена на козлятник i осточцыСГ'!,1 ^-^ЬНАЛ ■

ПДУЧКАЯ БИБЛИОТЕКА | Моск. cometo;«! акадамии I

, *\н: ъ ^т^Ап!

• выявить и оценить степень способности селена усиливать адаптивные возможности козлятника восточного в стрессовых, условиях;

• найти основные причины антистрессового эффекта селена для растений;

• определить способность селена влиять на интенсивность фотосинтеза и сим биотическую деятельность козлятника восточного;

• оценить способность козлятника восточного к аккумуляции селена.

Научная иовюна. Впервые установлено, что воздействие низких доз

селена на козлятник восточный путем обработки семян, опрыскивания растений или внесения в почву увеличивает его адаптивные возможности и продуктивный потенциал. Найдено, что антистрессовая активность селена вызвана усилением им антиокс и дантного потенциала растений, увеличением протеи-назной активности ферментов и интенсификацией накопления в тканях универсального защитного вещества - свободного пролина. Показано, что ростости-мулирующий эффект низких доз селена обусловлен его способностью усиливать клеточное деление, снижать негативные последствия стрессов, повышать интенсивность фотосинтеза и симбиотическую деятельность растений, а при внесении в почву - способностью увеличивать ее биологическую активность.

Практическая значимость. Доказана возможность практического использования соединений селена для повышения сопротивляемости стресс-чувстеи тельных сельскохозяйственных растений неблагоприятным внешним воздействиям, что открывает новые перспективы успешной интродукции нетрадиционных и редких растений и позволяет увеличивать адаптивный потенциал традиционных сельскохозяйственных культур. Экспериментально обоснована целесообразность использования дешевого и доступного селената натрия для предпосевной обработки семян козлятника восточного с целью увеличения выживаемости и конкурентноспособности перспективной кормовой культуры в смешанных посевах, под покровом других культур и на засоренных сорняками полях, а также для увеличения урожайности. Выявленный факт интенсификации селеном деятельности почвенной микрофлоры может быть использоьаи в практике эффективной очистки почв от пестицидов, нефтепродуктов и других отравляющих веществ.

Основные положения диссертационной работы, ьыносимые на защиту:

Селен является корректором адаптации растений козлятника восточного к неблагоприятным внешним воздействиям.

Увеличение адаптивного ресурса растений под воздействием селена обеспечивается позитивным влиянием его низких доз на антиоксидантный ста-

туе, деятельность протеиназ и выработку универсального осмопротектора -аминокислоты пролина.

Селен является для козлятника восточного росторегулятором, стимулируя его рост и развитие в низких дозах и угнетая последние при использовании Б высоких дозах,

Ростостимуляиия козлятника селеном обеспечивается усилением им клеточного деления, интенсивности фотосинтеза, симбиоза с клубеньковыми бактериями общей биологической активности почвы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались в 1993-2001 ir. на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и молодых ученых Пензенской ГСХА; 50-ой юбилейной конференции студентов и аспирантов Мичуринской ГСХА (1998); Международных научно-практических конференциях «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений» (Пенза 1998, 2000); IV съезде общества физиологов растений России (Москва, 1998); Всероссийской научно-практической конференции «Экопого-э ко ном и чес кие проблемы лесостепных регионов« (Пенза, 2000); научно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экологических и экономических условиях в XXI веке» (Пенза, 2000); Всероссийской научно-практической конференции «Продукционный процесс сельскохозяйственных культур» (Орел, 2001); IV Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях» (Москва, 2001); IV Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Москва-Пушимо, 2001); Конференция общества физиологов растений России (Уфа, 2001),

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы и получено положительное решение на выдачу патента.

Структура » объем диссертации. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из общей характеристики, обзора литературы (1 глава), экспериментальной части и ее обсуждения (3 главы), выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 136 наименований, в том числе 44 зарубежных авторов. Диссертация включает 19 рисунков и 21 таблицу. П pin ожени я состоят из 14 таблиц

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования выбран козлятник восточный (Galega orrentalis) сорта Гале - одна из наиболее перспективных кормовых культур Среднего Поволжья и Центральной России, выгодно отличающаяся от традиционных многолетних кормовых трав высокой урожайностью (до 600 ц/га зеленой массы), стабильностью семенной продуктивности (6-9 ц/ra) и длительностью производственной эксплуатации посевов (15-18 лет) при минимальных уходкых работах.

Изучение влияния селена на процессы роста и развития козлятника восточного осуществляли в 1997. ..2000 годах в лаборатории Пензенской государственной сельскохозяйственной академии и на опытном поле ее учебно-опытного хозяйства. Почва опытного поля — чернозем выщелоченный, средне-гумусный, средне мощный, тяжелосу глинистый. Почвообразуюшие породы -делювиальные легкие глины. Почва теплиц - серая лесная супесчаная. В вегетационных сосудах использовался тепличный почво-грунт. В полевых экспериментах растения выращивались в мелкоделяночных опытах, заложенных методом рен до м и з ировавных повторений. Посевная площадь делянки - 5 м2, учетная - 1 м1, норма высева семян - 0,4 млн. щт./га, глубина их заделки 1,5 .2 см. В условиях закрытого грунта размер делянок составил 1,5 мг, учетная площадь - 1 м2. Посев осуществлен во второй декаде ноября 1997 года. Эксперимент, связанный с внесением селена в почву осуществлялся в вегетационных сосудах при норме высева 0,2 г семян на сосуд. Высев семян произведен в третьей декаде января.

Обработка семян козлятника селеном проводилась путем их замачивания в течение суток в растворах селената натрия Ю"1... 10~7 % концентраций. Семена предварительно скарифицировались и в течение суток выдерживались в дистиллированной воде. Опрыскивание козлятника растворами селената натрия 10*1 —Ю'? % концентраций осуществлено из стадии стебле ваши и ветвления 60-и дневных растений. Дозы селената натрия составляли при этом 4 ■ 103 ... 4 -Ю-5 г Ыа25еОУга Внесение селена в почву осуществляли за три дня до высадки семян путем ее однократного увлажнения растворами селената натрия в дозах 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 мг Эе/кг почвы.

Энергию прорастим и всхожесть семян определяли по ГОСТу 12038-84, силу роста - по ГОСТу 12036-66.

Митотическую активность корневых меристем изучали в проростках возрасте 58.,.72 часа (через каждый 2 часа). Фиксацию, приготовление давленых препаратов и подсчет митотических индексов осуществляли по общепринятому методу (Паушева, 1988).

Объем корневой системы определяли методом вытесненной воды. Изучение динамики роста растений, накопление зеленой и сухой биомассы, учет урожая и другие сопутствующие исследования проводили по методикам Гос-сортсети(1971), ВНИИ кормов им. В.РВильямса (1971,1987) и Г.С.Посыпанова (1991),

Оценку чистой продуктивности фотосинтеза проводили методом половинок Сакса.

Опенку влияния селена на общую протеиказную активность ферментов в прорастающих семенах козлятника осуществляли по методике Н.Н.Треть якова (1982).

Влияние селена на накопление в тканях листьев свободного пролина оценивали по методу L.Bates et al (1973).

Содержание в растениях пито кии и нов проводили по методу Г.Р.Кудояровой и др. (1989),

Влияние селена на интенсивность перекнсных процессов оценивали по методу Л.И.Андреевой и др, (1988), на активность супероксиддисмутазы (СОД) - по методу C.N.Giannopolitis et a1 (1977), на активность глутатионредук-тазы (ГР) - по методу M.Schaede et al (1977), на активность аскорбатпероксида-зы - по методу Y.Nokano et а) (1981).

Влияние селена на засухо- и жароустойчивость проростков козлятника осуществляли путем определения сохранности запасов статолитного крахмала в клетках корневых ч езди ко в в пострессовый период: после выдерживания трехдневных проростков в эксикаторе над 8% раствором хлорида натрия в течение 24 часов и после выдерживания проростков в водяной бане при температуре 37°С в течение одного часа (Генкель, Баданова, 1970). Оценку влияния селена на способность проростков козлятника противостоять действию растворов с высоким осмотическим давлением осуществляли по методу Г.В.Удовснко (1970), состоящему в определении доли проросших и нормально развившихся проростков в растворах сахарозы с осмотическим давлением 10,14 и 18 атм. Влияние селена на резистентность к гипоксии осуществляли путем диагностирования проростков на их устойчивость к вымоканию по стандартной методике (Третьяков, 1982). Оценку влияния селена на солеустойчивость проростков осуществляли по методике Бухингера, Критериями солеустойчивости служили показатели прорастания и нормального развития проростков на 7-ые сутки выращивания в растворах хлорида натрия 0,1; 0,5 и 1,0% концентраций.

Влияние селена на формирование сим биотического аппарата козлятника восточного проводили по методике Г.С.Посыпанова (1991).

Учет бактерий в ризосфере козлятника, выращенного на почве, обогащенной селеном (оценка общей биологической активности почвы) проводили методом Красильникова (Теппер, Школьникова, 1993).

Определение содержания селена в растительном материале проводили ф.пюор и метрическим методом по методическим указаниям МУК 4,1.044-95.

Результаты исследований были подвергнуты статистической обработке по общепринятым методикам (Рокнцкин, 1967). Компьютерную обработку данных осуществляли на IBM PC/AT-4S6 по программе Б.А.Доспехова (1985),

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влиянне селена на ранние этапы онтогенеза козлятника восточного

Результаты лабораторных экспериментов позволили установить, что микроэлемент селен обладает по отношению к растениям козлятника восточного ма ранних этапах органогенеза выраженный росторегулнрующей активностью. Величина и направленность эффекта зависели от доз микроэлемента (концентраций растворов селена натрия) и от условий выращивания проростков. При проращивании обработанных селеном семян на чашках Петри использование наиболее концентрированных растворов селен эта натрия (№' и !0"2 %) вызвало ингибирование развития корней, выразившееся в снижении их длины на 69 и 57% и сухой массы на 78 и 64% по сравнению с контролем. Использование более разбавленных растворов в интервале концентраций 104... Ю"7 % привело к ростостимулирующему эффекту - увеличению длины корней за 14 дней вегетации на 4...9%, а их сухой массы - на 15,,.21%. Максимальная стимуляция селеном роста корней наблюдалась в первые четыре дня жизни проростков.

Влияние селена на рост и развитие стеблей (первичных листьев) оказалось более сложным. Использование раствора селената натрия 10"'% концентрации привело к снижению накопления сухой массы листьев на 49% по сравнению с контролем. Раствор селената натрия 10 2% концентрации, сильно ин-гибировавший рост корней, в отношении листьев проявил максимально сильное стимулирующее действие, увеличив прирост их сухой массы относительно контроля на 27%. Использование более разбавленных растворов привело к увеличению сухой массы первичных листьев на 1...20%,

Результаты изучения влияния селена на митотическую активность меристем корней проростков показали, что замачивание семян козлятника в растворе селената натрия 10 '% концентрации полностью ингибирует митоз меристем корней. Крайне замедленный рост корней в этом варианте происходил, вероятно, лишь за счет роста клеток растяжением В варианте, где использовался раствор селената натрия 10"'% концентрации величина митотического индекса корневых меристем достигала лишь 41% от значения контрольного показателя. Максимальные значения митотических индексов зафиксированы в вариантах с использованием растворов селената натрия 104 и 10"5% концентраций (+48 и +44% относительно контроля).

Найдено, что влияние селена на митотическую активность меристем корней реализуется через регуляцию им гормонального статуса растений. Замачивание семян в течение суток в растворе селената натрия 10"'% концентрации препятствует накоплению в б-и дневных проростках цитокинина почти на порядок. Содержание фитогормона в опытных растениях составляло 0,82 мкг/г

сырой массы, тогда как в контроле оно достигало 7,0 мкг/г. В варианте, где семена замачивались в растворе селената натрия I0J% концентрации содержание иитокинина достигло 7,9 мкг/r и превзошло контроль на 13%. Более длительное воздействие этого же раствора на проростки вызвало противоположный эффект. Так постоянное выращивание растений в песке, увлажненном раствором селе ката натрия 10"' % концентрации привело к снижению содержания цитоки-нина в листьях иа 68% по сравнению с контролем.

Проявление селеном ростоингибирующего эффекта зависит не только от величины доз селена, но и определяется условиями выращивания проростков. Их частичная изоляция на стадии прорастания семян от света и атмосферного кислорода способствует снижению фитотоксичности селената натрия. Так, например, выращивание замоченных в растворах селеновой соли 10'1 % концентрации семян козлятника на чашках Петри в темноте уменьшает снижение роста проростков почти в 2 раза по сравнению со световым вариантом. Проращивание селенкзированных семян в слое постоянно увлажняемого водой песка вообще снимает ростоингибирующий эффект растворов селената натрия 10"1 и I0"2 % концентраций. Эти и более разбавленные растворы в данном случае проявляли только стимулирующий эффект (таблица 1),

Таблица 1

Влияние селената натрия на силу роста проростков козлятника

Вариант Сила роста

% Масса проростков 100 шт., г.

Стебли Корни

Контроль 56,3±!,3 4,06*0,17 2,3 8±0,11

04 X g.d £ 1« а я = Z & ю-1 56,7*1,3 5,93*0,20 2,35±0,11

10"1 57,3 ±1,3 6,46*0,20 2,5 8 ±0,20

10* 61,3*0,5 6,53 ±0,23 3,11*0,12

ю-4 66,3*1,7 б,53±0т20 4,62*0,15

Ю-5 62,0 t 1,2 6,59*0,27 3,98*0,38

10* 59,0± 1,4 6,33 ±0,21 2,97*0,12

Ю-7 56,7*1,7 5,04*0,15 2,46*0,12

HCPo.os. ед. 2,7 0,28 0^27

Нельзя было исключить, что выявленная росторегулиругощая активность селената натрия могла быть обусловлена не только присутствием в нем микроэлемента селена, но и какими-то особыми молекулярными свойствами селеновой соли, например, высокой окислительной активности селенатного иона. В специально осуществленных опытах это сомнение было снято. Росторегуди-рующий эффект, сопоставимый с эффектом селената натрия, проявил в отно-

шении проростков козлятника восточного и селенит натрия, также содержащий селен, но не обладающий большой окислительной активностью

В-гиянне селена на стресс-резистентность козлятника восточного В модельных лабораторных экспериментах установлено, что замачивание семян козлятника в растворах селената натрия в большинстве случаев существенно увеличивает адаптивный потенциал проростков в условиях водного дефицита, гипертермии, гипоксии и избыточного засоления среды выращивания (таблица 2).

Наиболее благоприятно защитное действие селена проявилось при использовании растворов селената натрия Ю'3-., 10"5 % концентраций. Учитывая, что в этом же диапазоне концентраций селенаг натрия проявляет максимальное ростистимулирующее действие можно допустить, что эффект ростостимуляции частично вызван способностью селена снижать негативные для роста и развития растений последствия стрессов, практически всегда имеющих место на всех стадиях органозенсза

Характерной особенностью модулирования селеном адат и иного потенциала растений является то, что защитный эффект микроэлемента проявляется те.ч контраст нее, чем более жестким является стрессовое воздействие.

Влияние селена на биохимической статус проростков-козлятника восточного Пытаясь выяснить причины проявления селеном адаптивного эффекта было изучено его влияние на аитиоксидантный статус проростков козлятника, активность протеолитических ферментов и выработку защитных веществ в нормальных и стрессовых условиях.

Найдено, что воздействие на семена козлятника разбавленных растворо селената натрия 10"4 и 10 * % концентраций снижало в нормальных условиях (1"=20"С) уровень перекисного окисления лилидов биомембран на 30% относительно контроля независимо от концентраций использованных растворов. Стресснрование контрольных растений путем их выдерживания в течение 24 часов при +2°С вызывало увеличение количества ТБК-реагнрующих продуктов (малонового альдегида и др.) на 27%. Предварительная обработка растений растворами селената натрия снижала количество продуктов перекисного окисления на 40...42% по сравнению со стрессовым контролем - К) (таблица 3).

Одной из причин снижения пол воздействием селена уровня процессов перекисного окисления липидов биомембран может быть уменьшение выра-

Таблица 2

Влияние обработки семян козлятника восточ но го селеном на стресс-резистентность проростков__

Стрессовый фактор Увеличение жизнестойкости проростков относительно контроля, %

Концентрация ЫагЗеО*, %

ю-' 10"г ю-3 104 10 ]<Г

Гипертермия " <+Звн>С, 1 час) -13,0 -6,8 +6,8 +33,0 +33,2 +7,3

Дефицит воды * (выращивание в растворе сахарозы с Рлы = 14 атм) ' +6,4 И 6,0 +20,0 +14,2 + 14,2 +7,2

Дефицит воды * (выращивание в растворе сахарозы с Р*м= атм.) +14,8 +20,6 +29,9 +22,3 + 18,3 +4,1

Дефицит воды в воздухе ** (выращивание над9%-ным раствором хлорида натрия) -130 0.0 +24,7 +43,4 +37,5 ■»18,7

Дефицит кислорода * (тест на вымокание) -22,0 -18,0 +14,0 +33,0 +19,0 +14,0

Засоле! ше среды * (выращивание в 0,5%-ном растворе хлорида натрия) +33,5 +36,6 +53,8 +52,9 +47,0 +32,0

Засоление среды * (выращивание в 1%-ном растворе хлорида натрия) +26,0 +48,3 +116,9 + 118,9 +91,0 +80,0

Заглубление семян в почву * В два раза больше нормы (>3см) +46,0 +59,1 +60,8 +60,8 +62,3 +55,9

* Приведены отличия от контроля по числу проросших семян и нормально развившихся проростков ** Приведены отличия от контроля по содержанию в корневых чехликах статолитного крахмала.

ботки в тканях листьев супероксяданиона (<Ъ* ), являющегося родоначальником всех других активных форм кислорода (Н1О2, 'ООН, "ОН). О явной способности селена содействовать уменьшению выработки супероксида ни о на свидетельствует то, что обработка растений растворами селената натрия снижала в нормальных условиях активность супероксиддисмутазы на 10...14%, а в условиях гипотермии на 32.. .35%.

Друтой причиной снижения под воздействием селена уровня перекисных окислительных процессов является, очевидно, защитное влияние, оказываемое селен зависимыми ферментами, например, глутатионперокендазой, на полиненасыщенные липиды биомембран. Об этом процессе можно косвенно судить по содержанию глутатиона, используемого глутатионперокендазой в качестве донора водородных атомов для утилизации перекиси водорода и гидроперекисей липидов Отчетливое влияние селена на уровень глутатионредуктазной активности подтверждает этот вывод. Под воздействием растворов селената натрия ]О-1 и Ю'! % концентраций в нормальных условиях глутатионредуктазная активность увеличивалась на 3?... 22%, а в условиях гипотермии - на 48% независимо от концентраций селеновой соли (таблица 3).

Таблица 3

Влияние селена на антиоксидантный статус проростков козлятника

Вариант Показатели

ТБК-реагирующие продукты ммоль/г. СОД, ед. ГР, Мкм оль/г АсП Мкм оль/мин

К, (темнота, г-20"С) 357±19 840±50 0.273±0.0!3 2.14Ю.09

Кг (свет, Г=20"С> 363418 1070*71 0,28910.017 2.7СЫ1.14

Кч (темнота, (=+2°С) 453±22 834±4 9 0.320±0,017 2.5740.13

10;% Ма25е04, (1=20пС, темнота) 251±14 720±39 0,378±0,025 2,27±0,12

10" % Ыа25еО< (Г^2ПС, темнота) 253.415 760±43 0,334*0,021 2,2 7 ±0,11

10" %Ыаг5е04, (К20°С, темнота) 274±14 568=35 0,405±0,029 2,70-40,14

10а®о М^еО.,, (И2пС, темнота) 262x15 548±33 0,406±0,028 2,7840,15

Обработка растений селеном в нормальных условиях вызвала лишь незначительное увеличение активности Асп (+6%), а воздействие селена в условиях холодового стресса увеличило активность данного ферметга на 26, ..30% относительно бесстрессового контроля (К]). Достоверных различий в активности аскорбатпероксидазы между контрольными (Кз) и селенизированными растениями в условиях холодового стресса не обнаружено.

Полученные результаты свидетельствуют о способности селена корректировать антиоксидантный потенциал растений в сторону увеличения их стресс-толерантности. Найдено, что обработка семян козлятника растворами селената натрия 10"1.,. 1СГ5 % концентраций сильно активизирует деятельность протеин аз (таблица 4).

Через сутки после обработки семян селеном максимальная стимуляция протеолиза проявилась в варианте, в котором использовался раствор селената натрия Ю'2 % концентрации. Протеиназная активность ферментов козлятника превосходила в этом случае контроль на казеине {рН-=8,0) на 73%, а на ачьбу-мине на 160% (рН=-6,0) и на 401% (рН=3,0).

Учитывая, что гидролиз белков лежит в основе всех ростовых и защитных процессов, стимуляция его селеном позволяет объяснить н ростостим у пирующий и адаптивный эффект селената натрия.

Найдено, что обработка семян вдзлятннка растворами селената натрия 10"1,., 10"! % концентраций имеет своим следствием стимуляцию накопления в тканях листьев свободного пролина в условиях теплового н солевого стрессов (рис. 1),

51)^0 -.

в <кп о (К1) и»~* ю"'* го* м"5*"

Какие ктрчшя N£15*04

ОсолевоП стресс I 'Л раствор сутки

Нттдовой стр»се 17 С, I час

К1-контро.пь 1 (семеня овраЗотакы водой) Ю-контроль 2 (семена обряботяны воли» + стресс)

Рис. 1 Влияние селената натрия на аккумуляцию листьями козлятника свободного пролина

В максимальной степени активизирующее влияние селена на накопление листьями пролина проявилось при использовании раствора селената натрия Ю*4 % концентрации. В этом варианте содержание пролина в листьях превысило контроль (Кг) в случае солевого стресса на 117%, а в случае гипертермии - на

92%.

Влняние селена па рост н развитие растений козлнтника в нормальных условиях выращивания (полевые опыты)

Особенностью влияния селей а па рост и развитие растений козлятника, выращенных из обработанных селенатом натрия семян, в полевых условиях явилось то, что в этом случае ростоингибирующий эффект растворов селеновой солн 10"' и 10*2 % концентраций вообще не проявился. Все растворы селената »атрия в диапазоне концентраций 10"1,.. Ю'7% на всех основных фазах развития проявили четко выраженный роетост и мул ируюишй эффект в отношении корневой системы и в несколько меньшей степени в отношении развития стеблей. Другой особенностью полевых опытов явилось то, что импульс ускорения развития растений козлятника, приданный им селеном на ранних этапах органогенеза со временем не затухал, а наоборот, усиливался.

Наиболее сильный стимулирующий эффект в отношении развития корневой системы проявили растворы 10'! ...КГ* % концентрации, способствовавшие увеличению сухой массы корней по сравнению с контролем на 16. ..50% в фазу стеблевания и ветвления, на 24...81% в фазу бутонизации и на 12.. .90% в фазу образования бобов, В этих же вариантах зарегистрировано максимально сильное влияние селена на образование и развитие корневых отпрысков. Через 5 месяцев вегетации их количество и длина превосходили контроль соответственно на 6..,28% и 9. ,94%, Это обеспечило более дружное весеннее отрастание побегов опытных растений, большую густоту их стояния и формирование большего ассимилирующего аппарата. Все это и послужило основой нарастания во втором сезоне вегетации преимуществ роста и развития опытных растений над контрольными.

Обработка семян козлятника растворами селената натрия концентрации существенно повлияла на рост и развитие стеблей растений, вызвав по сравнению с контролем увеличение их длины в фазу стеблевания и ветвления на II,..22%, числа листьев на одном стебле - на 8. .35% и сухой массы - на П ...34%. Практически те же различия в показателях роста и развития стеблей опытных и контрольных растений сохранились в течение второго года жизни растений.

В отличие от лабораторных опытов, где по степени сгимулируюшсго влияния на рост и развитие растений первенствовали растворы КГ1 и 10 % концентраций, в полевых условиях наиболее сильное активируютсс воздейст-

Таблица 4

Влияние селена на активность лротеиназ козлятника

1 сутки после обработки

Субстрат Протеиполиза Активность протеиназ, единиц АП/мг белка • ч НСРоди, ед

Концентрация Н^еСЬ, %

Контроль Ю'1 10 кг1 10 10 10"" ю-7

Казеин, рН» 2,86 ± 0,02 3,10 ± 0,02 4,95 ± 0,01 3,91 ± 0,02 3,891 0.03 3,16± 0,06 2,80 ± 0,03 2,72± 0,02 0,06

Альбумин, рН, 0,72 ± 0,02 1,41 ± 0.01 3,61 ± 0,04 1,71 ± 0,02 1,28 ± 0,03 ' 0,72 ± 0,01 0,71 ± 0,004 0,70 ± 0,01 0,03

Альбумин, р!1(. 2,80± 0,04 5,91 ± 0,04 7,30± 0,01 5,82 ± 0,02 4,06 ± 0,05 2,86 ± 0,03 2,81 ± 0,01 2,84 ± 0,04 0,05

6 суток после обработки

Казеин, рНв 1,95 ± 0,01 1,871 0,004 1,95 ± 0,01 2,62 ± 0,01 2,14 ± 0,04 2,09± 0,04 1,99± 0,03 1,93 ± 0,01 0,04

Альбумин, рНч 0,50 ± 0.01 0,52 ± 0,01 0,49 ± 0,01 0,59 ± 0,01 0,57 ± 0,03 0,91 ± 0,004 0,51л 0,003 0,49 ± 0,01 0,02

Альбумин, р!)б 1,64 ± 0,01 1,59 ± 0,03 1,62 ± 0.003 1,80 ± 0.01 1,67 ± 0,003 1,64 ± 0,01 1,74 ± 0,04 1,63 ± 0,01 0,03

ви« на рост растений на всех фазах вегетации проявил раствор 10'} % концентрации.

Изменение способа воздействия селена на козлятник, а именно опрыскивание его сформировавшихся двухмесячных растений растворами селената натрия 10'1...Ю"5 % концентраций привело в первый год жизни к снижению развития стебля в длину относительно контроля (- 4....-15%), уменьшению числа листьев на одном стебле (-10...20%) и накоплению сухой массы (-8.,.-15%), Полученные данные достаточно хорошо коррелируют с более ранними сведениями (Постников, Илларионова, 1991) о том, что опрыскивание сельскохозяйственных растений растворами солей селена в подавляющем большинстве случаев вызывает задержку их роста и развития.

Эффект последействия селена оказался обратным. Во втором году жизни растения всех опытных групп опережали контрольные по всем показателям. В варианте, в котором был использован раствор селеновой соли 10'}% концентрации в фазу бутонизации длина стеблей превосходила контроль на 28%, их об-лиственность - на 30%, а сухая масса - па 33%. Аналогичная картина различий в развитии опытных и контрольных растений проявилась и в фазу образования бобов.

Влияние опрыскивания растений растворами селеновой соли на развитие корней козлятника оказалось существенно более простым, И в первый, и во второй год жизни корни опытных растений развивались более интенсивно, чем корни контрольных растений. В максимальной степени интенсификация роста корней наблюдалась в варианте с использованием раствора селеновой соли 10* концентрации. В этом случае в фазу стеблевания и ветвления объем корневой системы превзошел контроль на 48%, в фазу бутонизации - на 54%, а в фазу образования бобов - на 29%, Как и в случае обработки селеном семян, опрыскивание растений растворами селената натрия привело к увеличению на &...19% числа корневых отпрысков и увеличению их длины по сравнению с контролем на 7...85%.

И обработка селенои семян козлятника и опрыскивание селеновыми растворами его растений привели к увеличению урожайности зеленой массы козлятника. Достоверная прибавка урожая зеленой массы (+35...+51%) в фазу бутонизации при обработке селеном семян зарегистрирована в вариантах, где использовались растворы селеновой соли 10"2... 10"! % концентраций (рис.2)

Опрыскивание растений растворами селеновой соли вызвало несколько большую прибавку урожая зеленой массы (+ 11 ...+63% относительно контроля).

И обработка селеном семян и опрыскивание селеновыми растворами растений козлятника вызвали стимуляцию его семейной продуктивности. В случае воздействия на семена козлятника растворов селената я атрия 10"3... 10'%

к 10* к»"* ю*' ю** ю"*" ю*4 ю**

Кодоетраюц %

□ * Прея посевной обработка семян Ш Опрыскивание растении

Рис.2. Влияние различных способов обработки селенатом натрия растений на урожай зеленой массы козлятника восточного

концентраций количество кистей на одном стебле превзошло контроль на 14.,.37%, количество бобов - на 10,..20%, а количество семян — на 15...23%. Опрыскивание растений растворами селеновой соли ]О'1... 10"6 % концентрации вызвало увеличение количества кистей к бобов на одном стебле соответственно на И ...43% и на 7... 23% относительно контроля. Об шее количество семян, собранных с одного стебля было больше, чем в контроле на 20...28%.

Воздействие селена на козлятник не вызвало достоверных изменений в количестве семян в одном бобе и никак не повлияло на массу 1000 семян. Влияние селена на рост я развитие растений козлятника в экстремальных условиях выращивания Особенности влияния селена на рост н развитие козлятника в экстремальных условиях выявляли путем выращивания растений в теплице, где на протяжении первых пяти месяцев вегетации круглосуточно поддерживалась низкая температура (+6...+12°С). В этих условиях обработка семян козлятника наиболее концентрированными растворами селената натрия (Ю-1 и 10'* %) усугубляла негативное влияние гипотермии и приводила к задержке развития корневой системы на всем протяжении отногенеза. Сухая масса корней в этих вариантах была меньше, чем в контроле на 58. -62% и на 34.. 36%, Обработка семян растворами селената 10^ и 10концентрации никакого эффекта на раз-

витие корневой системы не оказало. Использование растворов селеновой соли ]0"\.,10'"5 % концентрации оказало достаточно сильное стимулирующее антистрессовое влияние. Наиболее контрастно оно проявилось при использовании раствора 10"' % концентрации, когда сухая масса корней на всем протяжении вегетации козлятника превосходила контроль на 43,,,48%. Отличием в действии селена на развитие корневой системы в условиях гипотермии от результатов палевых опытов явилось то, что в этом случае селен проявил более высокую способность увеличивать число корневых отпрысков. В вариантах, где использовались растворы селеновой соли 10"' .,,10"* % концентраций их количество превзошло контроль на 32... 94%, а их длина-на 4,,. 29%.

Аналогичная картина росторегулнрующего эффекта проявилась и в отношении влняния селена на развитие стеблей. Раствор селената натрия Ю"1 % концекграции способствовал угнетению роста и развития, снизив длину стеблей на всем протяжении вегетации на 55,, 58% по сравнению с контролем, их облиственность - на 53.,,59% и сухую массу - на 52...59%. Использование раствора 10"* % концентрации уменьшило степень ростоингибирующего действия селена почти наполовину. Обработка семян растворами селеновой соли Ю-4 и Ю*7 % концентраций не вызвала достоверных изменений в показателях роста и развития стеблей, а использование растворов Ю^.ЛО"5 % концентраций привело к выраженному стимулирующему эффекту. В варианте, где применялся раствор селената натрия 10'5 % концентрации длина стеблей во всех фазах развития была выше, чем в контроле на 48. .49%, облиственность стеблей - на 50...52%, а их сухая масса - на 49...54%.

В отличие от полевых опытов, где селен в большей степени стимулировал развитие корневой системы, в условиях закрытого грунта его стимулирующий эффект в равной степени относился к развитию стебля и корня.

Второй вариант изучения воздействия селена на рост к развитие растений козлятника в стрессовых условиях отличался от вышеописанного тем, что селеном воздействовали не на семена, а вносили его в почву.

Первой отличительной особенностью результатов данного эксперимента от предшествующего явилось то, что селен сильно повлиял на всхожесть семян Низкая температура повлекла за собой сильно растянутое во времени появление всходов. Но 24-е сутки эксперимента всхожесть семян в контроле достигла лишь 38% и далее не изменялась. Во всех опытных вариантах за тот же период всхожесть поднялась до 49,, ,68%. Максимальный эффект стимуляции селеном всхожести семян проявился при внесении селената натрия в почву в дозе 0,5 мг 5е /кг почвы.

Внесение селеновой соли в почву практически во всех вариантах вызвало ростостимулирующий эффект. Растения опытных вариантов за 5 месяцев веге-

тации превзошли контроль по длине стеблей на 44. .67%, по числу листьев на одном растении на 31. . .86%, а по длине корней на 35...43% (таблица 6). Необычным в данном эксперименте оказалось то, что увеличение под воздействием селена длины и степени облиственности стеблей, а также длины корней плохо коррелировало с соответствующими изменениями массы и объема корней и стебля. Так, например, в варианте, где доза селена составляла 0,5 мг/кг почвы, длина стеблей превзошла контроль на 67%, а их облиственность - на 71%. В то же время их сухая масса оказалась выше контрольной на 283%. Аналогичная картина проявилась и в случае корневой системы. При увеличении се длины в том же опытном варианте на 43 %, объем корней вырос относительно контроля на 220%, а их сухая масса - на 202%. Эти несоответствия явились следствием значительного утолщения у опытных растений листовых пластин и увеличения их площади, большей разветвленности и толщины корней, наличия большого количества коротких корневых отпрысков. Другим отличительным моментом регулирования роста растений козлятника путем внесения селена в почву явилось то, что при этом происходила преимущественная стимуляция развития стеблей, а не корневой системы. В ряде вариантов соотношение сухой массы стеблей 1С корней достигало 2:1.

Таблииа 6

Влияние внесения селената натрия в почву на развитие растений

. козлятника в условиях длительной гипотермии

Доза, Мг Se/кг почвы Показатели

Длина стебля, см Число ли- Обьем корневой системы, см3 Сухая масса, г.

стьев на одном растении, шт. Длина корня, см Стебель Корень

4,00 ± 13,75± 1б,98± 0,66± 0,22± 0,15±

0,43 0,66 0,41 0,05 0,02 0,01

0,25 5,75± 25,63± 22,92± 1,32± 0,4 4 ± 0,31±

0,74 0,86 0,12 0,12 0,01 0,01

0,5 6,б9£ 23,50± 24,27± 2,11± 0,84± 0,4 5±

0,75 1,00 0,72 0,10 0,02 0,02

КО 6,2 18,00± 17,75± 1,33± 0,62± 0,30±

0,49 0,87 0,34 0,10 0,02 0f02

2,0 6,00± 13,75± 14,43± 0,99± 0,3 5± 0,2

0,71 0,66 0,61 0,09 0,02 0,01

3,0 5,7 5± 10,75± 13,75± 0,95± 0,2 4 ± 0,21±

0,66 0,97 0,28 0,07 0,02 0,01

4,0 4,754: 10,50= 13,58± 0,88± 0,21± 0,!8±

0,71 0,87 0,29 0,04 0,01 0,01

0,71 0,88 1,06 0,14 0,02 0,01

Незначительный ингибирующий -эффект селена проявился лишь в вариантах, где дозы селена достигали 3,0 и 4,0 мг 5е /кг почвы, В этих случаях наблюдалось уменьшение на 22,,.24% облнственности стеблей и снижение на 15 ..20% длины корней.

Несколько необычные результаты данного эксперимента вызваны очевидно тем, что прямое воздействие селена на семена и растения козлятника здесь было дополнено активацией селеновой солью деятельности почвенной микрофлоры, которая во многом определяет темпы роста и особенности развития растений. В специальных опытах установлено, что в максимальной степени активизация жизнедеятельности почвенной микрофлоры происходила при внесении 1,0 мг Бе/кг почвы. В этом случае иа третьи сутки после обработки почвы селеном ее общая биологическая активность превысила контроль на 46%, а через два месяца - на 335%,

Влияние селена на сн»биотическую деятельность растений козлятника Выявленное сильное влияние селена на жизнедеятельность почвенной микрофлоры побудило оценить степень влияния данного микроэлемента на снмбиотические отношения козлятника и клубеньковых бактерий. Следует отметить, что симбиоз данной культуры с азотофиксирующими бактериями является потенциадопрелелятошим в выживаемости и продуктивности растений.

Результаты исследований (таблица 7} свидетельствует о том, что се лени-заиия растений любыми методами имеет своим следствием улучшение их симбиоза с клубеньковыми бактериями.

Таблица 7

Влияние селена на сим биотическую деятельность козлятника восточного

Концентрация Количество клубеньков на 0,25 м^, шт.

Обработка семян Опрыскивание рзстений

обшее активных- обшее Активных

Контроль 493 ¿31 455 ± 28 506 ±16 442 ± 13

ш-1 613 ±20 529 ± 10 883 ± 14 723 ± 16

615 ± 18 557 ±11 892 ± 17 722 ± 11

10° 623 ± 17 563 ± 10 924 ± 14 737 ±5

10Г4 713 ± 18 656 ± 15 780 ± 17 516 ± 7

■ " 10'5 827 ±21 793 4 10 606 ± 12 492 ±8

1 104 517± 12 480 ± 15 525 ± 19 455 ± 17

)0Л 500 * 12 462 ± 20 490 * 12 440 ± 10

НСРц.05. 32 24 17 18

В полевых опытах, где семена обрабатывались растворами селената натрия ] О"1... Ï О"7 % концентраций количество клубеньков на единице площади оказалось большим, чем в контроле на 24 . . 68%, а их масса превосходила контрольный показатель на 9...62%. R еще более высокой степени симбиоз козлятника с клубеньковыми бактериями улучшился при опрыскивании растений селеновыми растворами. В этом случае при использовании для опрыскивания растворов селената Ю"\..1СИ % концентраций количество клубеньков на единице площади увеличивалось на 54...83% по сравнению с контролем, а их масса - на 59... П3%.

В более контрастной форме влияние селена на симбиоз козлятника с клубеньковыми бактериями проявилось при внесении селена в почву. В интервале доз 0,25...3 мг Se /кг почвы обогащение микроэлементом почвы сопровождалось увеличением количества клубеньков на одном растении на 45...193% по сравнению с контролем. Максимально активирующее воздействие селена на симбиоз проявилось при внесения I мг Se/кг почвы.

Более всего стимулирующий эффект селенового воздействия на симбио-тические отношения проявился при учете только активных клубеньков. В этом случае количество активных клубеньков одного растения превзошло контроль в вариантах с использованием доз микроэлемента 0,5...2 мг Se/кг почвы на 179...221%.

Во всех исследованных случаях количество клубеньков на единице площади или на корнях одного растения не коррелировало с дозами селена и в большей степени соответствовало изменениям объема корневых систем.

Влияние селена на ф отос ннтетн ческу н> активность козлятника

Найдено, что воздействие селена на растения козлятника приводит к изменению интенсивности фотосннтетичсских процессов. Направленность и величина эффекта оказались сильно зависимыми от способа воздействия селена, концентраций селеновых растворов и от фаз развития растений. Обработка семян растений растворами селената натрия 10"' н 10-ï% концентраций вызывала временное снижение чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) на 6... 12% относительно контроля, которое при достижении растениями трехмесячного возраста сменилось стимулирующим воздействием (+12..,+14%). Использование более разбавленных растворов (10'"1 ... 10^%) изначально оказало стимулирующее воздействие, увеличив ЧПФ в фазу стеблевания и ветвления по сравнению с контролем на 11...35%(рис.3).

Во второй год жизни козлятника различия в интенсивности фотосинтеза между опытными и контрольными растениями возросли. Это обусловлено более интенсивным развитием в опытных вариантах корневых систем и соответ-

ствующим увеличением их аттрагируюшей способности по отношению к асси-чилятам.

I 1,6 i М " 1.2

I

0.8 0,6 0.4 0,2

О

К иГ* 10"*- Ю* 10** 10^ 10- 1(3*

I N»lSt04|, %

Рис, 3, Влияние обработки семян козлятника селеном на чистую продуктивность фотосинтеза

Опрыскивание растений растворами селеяата натрия ¡0'(,,,]0'5% концентраций привело к снижению ЧПФ на 51.. 7% по сравнению с контролем, а использование растворов селеновой соли 10"6 и ]0'т % концентрации наоборот вызвало слабый эффект стимуляции фотосинтеза (+10... 17%). Во втором году жизни козлятника ЧПФ растений всех опытных групп превзошла контроль в фазу бутонизации на 8,,,37%, а в фазу образования бобов - на 2...40%. В максимальной степени интенсификация фотосинтеза проявилась в варианте, где растения опрыскивались раствором селената натрия 10° % концентрации.

Найдено, что увеличение под воздействием селена интенсивности фото-сингеза в фазу стеблевания и ветвления хорошо коррелирует с накоплением в листьях магния. Это косвенно подтверждает гипотезу Болларда (1993) о том, что селен способен активизировать фотосинтез за счет катализа реакций синтеза хлорофилла.

Способность козлятника восточного аккумулировать селен Ранее способность растений козлятника восточного накапливать селен не изучалась. Найдено, что по способности к абсорбированию микроэлемента в естественных фитоценочах (0,32...0,53 мг Se /кг сухой массы) при валовом содержании селена 1,9 ...2,0 мг/кг почвы козлятник восточный относится к растениям III группы, в которую входит большинство сельскохозяйственных растений и не принадлежит к числу растений селенонакопителей (I и It группы)

iflg Ж EH

i sis' # Щ: 1 Щ ж —

- W а* ■Ш V ш t® f%

'Щ 1 W

I i Ш

— ш ё & IS — f: m Ш

m 1 Ш m, -

■ ■

Тем не менее по способности накапливать селен козлятник восточный превосходит люцерну, кукурузу, овес, просо (0,12,..0,18 мг/кг сухой массы). По уровню содержания селена козлятник оказался равноценным таким кормов мм культурам, как кострец безостый (0,33,..0,47 мг 5е/кг сухой массы), суданская трава (0,42.. 0,48 мг 5с/кг сухой массы) Отличительной особенностью козлятника восточного от большинства сельскохозяйственных культур, которые депонируют селен преимущественно в семенах, является приблизительно одинаковое его содержание в стеблях (0,32...0,40 мг Зе/кг сухого вещества), семенах (0,38...0,48 мг 5е/кг сухого вещества) и листьях (0,48...0,53 мг $е/кг сухого вещества).

Обнаружено, что ка накопление растениями козлятника восточного селена сильное влияние оказывали погодные условия. В неблагоприятных для роста и развития условиях козлятник накапливал селена на 22..,26% больше, чем в благоприятных условиях. Аналогичная картина выявилась и при изучении влияния погодных условий на накопление селена другими сельскохозяйственными культурами - пшеницей, ячменем, многолетними бобовыми травами, которые в неблагоприятных условиях абсорбировали селен на 10...50% больше, чем в нормальных условиях. Все это является дополнительным косвенным подтверждением гипотезы об адагггивно-защнтной роли селе ¡¡а в выси/их растениях.

Опрыскивание растений растворами селеновой соли привело к увеличению содержания в них селена лишь в вариантах, где были использованы растворы Ю"1...10"'1 % концентраций (1,91...0,65 мг Бе/кг сухого вещества). В максимальной степени способность козлятника восточного абсорбировать селен без ущерба для роста, развития и продуктивности проявилась при внесении се-лената натрия в почву (таблица 8).

Таблица 8

Накопление селена растениями козлятника восточного при

обогащении почвы селенатом натрия*__

Доза Иа^сОл, ' мг $е/кг почвы Содержание селена в листьях, мг/кг сухого вещества

- 0,567 ±0,030

0,25 0,705 ± 0,040

0,50 1,990 = 0,090

I 1,00 5,175 ± 1,100

1 2,00 5,210 ж 0,110

! 3,00 5,420 ±0,130

: 4,00 4,890 ±0,090

5,00 4,620 ± 0,080

* Валовое содержание селена в почве - 1,8 лг Зе/кг

Полученные результаты свидетельствуют о том, что козлятник восточный является весьма отзывчивым на обогащение почвы селеном. Тем не менее резервные возможности этой культуры относительно депонирования селена невелики. Практически полное насыщение растений селеном достигается уже при внесении в почву 1 мг Бе/кг.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что воздействие низких доз соединений селена на козлятник восточный вызывает увеличение его адаптивного к продуктивного потенциала. Величина стимулирующего эффекта определяется дозами селена, способами его применения и фазами развития растений.

2. Обработка семян растений водными растворами селената натрия ЮЛ.ЛО"6 % концентраций увеличивает жизнестойкость растений козлятника на ранних этапах развития в условиях водного дефицита, засоленности среды выращивания, гипертермии и гипоксии. Впервые показано, что повышение стресс-резистентности обеспечивается способностью микроэлемента увеличивать антиоксидантный потенциал растений, усиливать протеолиз и интенсифицировать накопление в тканях специальных защитных веществ.

3. В стрессовых условиях (гипотермия) воздействие на проростки козлятника растворов селената натркя Ю"4 и 10 * % концентраций уменьшает образование продуктов перекисного окисления липидов биомембран на 40...42%, снижает активность супероксидисмутазы на 32..,35%, увеличивает по сравнению с контролем активность глутатионредуктазы на 48%.

4. Обработка семян козлятника растворами селената натрия 10"1.., 10'7 % концентраций усиливает протеиназную активность ферментов на 73...401% относительно контроля. В максимальной степени активизация протеолиза проявляется через сутки после обработки семян раствором селената натрия 10 "А концентрации.

5. Воздействие на семена козлятника растворами селената натрия 10"2,..10"!% концентраций приводит к увеличению накопления в проростках универсального осмолита - свободного пролина на 37.,,92% по сравнению с контролем в условиях теплового н на 33...! 17% в условиях солевого стрессов.

6. Однократное воздействие на семена козлятника низких доз селена (растворы 10^ и Ю5 % концентраций) приводит к интенсификации клеточного деления, увеличивая средний митотический индекс корневых меристем на 48,..44%. Применение растворов высоких концентраций 10"1 .,. 10"2 % полностью останавливает митоз или снижает величину митотического индекса на 59% по сравнению с контролем.

7. В полевых условиях предпосевная обработка семян козлятника растворами селената натрия 10"2...10* % концентраций вызывает стимуляцию роста и развития растений, увеличивая в первый год их жизни всхожесть семян на 1725%, выживаемость проростков на 19-27%, объем корневой системы на 16 ,,51%, облиственность стеблей на 8,,.35%, сухую массу стеблей и листьев

на 11. .34% по сравнению с контролем. Во второй год жизни различия в росте и развитии опытных и контрольных растений увеличиваются.

8. В экстремальных условиях выращивания козлятника в закрытом грунте {недостаток света, длительная гипотермия) предпосевная обработка семян высокими дозами селена (растворы селенатэ натрия I О"1 и 10'2 % концентраций) усиливает негативное влияние стрессоров и приводит к сильной задержке роста и развития растений. Более разбавленные растворы (10"3... 103% ) оказывают стимулирующее действие, увеличивая в фазу стеблевания и ветвления объем корней на 20...48%, длину стеблей на 48...54%, их облиствениость на 25...50% и сухую массу стеблей и листьев - на 25...49%.

9. Воздействие селена на растения козлятника за счет удобрения селена-том натрия почвы в дозах 0,25,..5 мг/кг вызывает во всех вариантах стимуляцию их роста и развития по сравнению с контролем, приводя к увеличению длины стеблей на 4...67%, их облиственности - на 3) ...86%, длины корней - на 35...43% и объема корней - на 33...210% через 5 месяцев вегетации.

10, Все исследованные приемы воздействия селена на козлятник восточный приводят к стимуляции его системы размножения, увеличивая на 8,.,43% количество кистей и на 4...23% количество бобов на одном побеге. Этот факт восполняет определенный пробел в знаниях о влиянии селена на системы репродукции живых организмов и позволяет считать, что активизация селеном репродуктивных процессов является обшебиологическнм явлением.

11, Установлено, что ростостимудирующий эффект селена в отношении козлятника восточного вызван, помимо прочих причин, позитивным воздействием микроэлемента на интенсивность фотосинтеза и сим биотическую деятельность растений, а при удобрении селеном почвы обусловлен и сильным увеличением ее общей биологической активности.

!2. Выявлено, что по способности к накоплению селена козлятник восточный относится к группе растений, не способных аккумулировать селен в аномально высоких количествах, В зависимости от способа применения содержание селена в растениях составляло огг 0,32 до 5,21 мг/кг сухой массы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

С целью улучшения посевных качеств семян козлятника восточного, увеличения жизнестойкости в стрессовых условиях и повышения конкурентноспособности его растений на ранних стадиях развития, а также для увеличения урожая зеленой массы и семян рекомендуется обрабатывать семена козлятника растворами селената натрия 10 ... 10"5 % концентраций с последующим их быстрым подсушиванием и высевом в почву.

Список основных работ по теме диссертации:

1. Внхрева В,А. Стимуляция селеном козлятника восточного (Gateqa orientalis) : Тезисы докладов молодых ученых ПГСХА, - Пенза, 1998. - С.50.

2. Вихрева В.А., Хрянин В.Н. Влияние селената натрия на начальные этапы онтогенеза козлятника восточного (Galega orientalis) : 50-ая юбилейная конференция студентов и аспирантов Мичуринской ГСХА- Мичуринск, 1998. -С.62

3. Вихрена В.А,, Хрянин 8.Н. Влияние селената натрия на процесс роста и развития козлятника восточного II Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений : Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 1998,- С.107-109,

4. Вихрева В.А,, Хрянкн В Н. Влияние селената натрия на рост козлятника восточного (Galeqa orientalis) // IV съезд общества физиологов растений России: Тезисы докладов Международной конференции. - М., 1999. - С, 148149.

5. Вихрева В. А, Влияние микроэлемента селена на засухоустойчивость проростков козлятника восточного : Материалы 39 научно-практической конференции ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета ПГСХА. - Пенза,2000.-С. 122-113.

6. Влинохватов А.Ф., Иванов А.И., Хрянин В Н., Вихрева В.А., Ильин Д Ю., Денисова Г.В. Значение элемента селена для объектов биосферы Н Эколого-экономическое развитие России (анатиз и перспективы).- М., 2000. - С.145-152

7. Влинохватов А.Ф., Иванов А.И., Хрянин В.Н., Вихрева В.А, Ильни Д.Ю., Денисова Г.В. Универсальная роль элемента селена в объектах биосферы // Экало го-экономические проблемы Лесостепных регионов; Всероссийская научно-практическая конференция, - Пенза, 2000. - С.8-13,

S. Вихрева В.А,, Хрянин В.Н., Влинохватов А Ф. Стимуляция роста и развития козлятника восточного путем внесения селена в почву // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Том 3. - Пенза, 2000. - С. 231-233.

9. Вихрева В.А., Хрянин В.Н., Влинохватов А.Ф. Влияние микроэлемента селена на силу роста и засухоустойчивость козлятника восточного // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений: Материалы Всероссийской научно-практической конференции - Том 3. - Пенза, 2000 -С. 317-320.

10.Вихрена В.А., Хрянин В Н., Козлова Н.П., Блинохватов А.Ф. Селен и солевой стресс растений Н Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экологических и экономических условиях XXI века: Материалы Международной научно-производственной конференции. - Пенза, 2000-С.25 5-25 7.

! I Вихрева В.А., Хрянин В Н., Блинохватов А.Ф, Влияние селената натрия на стрессоустойчивость козлятника восточного к воздушной засухе, гипертермии и гипоксии // Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экологических и экономических условиях XXI века: Материалы Международной научно-производственной конференции. - Пенза, 2000. - С. 257-260.

12.Блинохватов А.Ф,, Вихрева В.А., Денисова Г.В., Иванов А.И,, Клименко Т.Л,, Лебедев E.J1,, Сашенкова С.А., Толченов Г.Е, Основы общей экологии: Учебное пособие,-Пенза,2000.- 157 с.

13.Вихрева В.А., Хрянин В Н., Станенко А.П., Блинохватов А.Ф. О причинах антистрессовой активности селена !! Бюллетень Всероссийского научно -исследовательского института удобрений и агроп о чво ведения имени Д.И. Прянишникова,- М., 2001, - № 115. - С. 20-21.

14.Вихрева В.А., Остапчук A.B., Сысоев В В., Козлова H.A., Хрянин В Н., Бо-ряев Г.И., Блинохватов А.Ф. Содержание селена в сельскохозяйственных растениях Пензенской области // Материалы 40-й научной конференции молодых ученых, аспирантов н студентов агрономического факультета ПГСХА. - Пенза, 200). - С. 103-106.

15.Вихрева В.А., Сысоев В.В., Хрянин В.Н., Блинохватов А.Ф. Влияние селена на рост и развитие растений козлятника восточного в условиях длительной гипотермии // Материалы 40-й научной конференции молодых ученых, аспирантов, студентов агрономического факультета ПГСХА. - Пенза, 2001. С -106-108.

16.Вихрева В.А,, Сысоев В.В., Хрянин В.Н., Блинохватов А.Ф, Влияние селена на развитие этиолированных проростков козлятника восточного

// Материалы 40-Й научной конференции молодых ученых, аспирантов, студентов агрономического факультета ПГСХА. - Пенза, 2001, - С.108-111.

!7,Вихрева В.А., Балахнина Т.Н., Гинс В,К., Блинохватов А.Ф. Влияние селена на антиоксидантный статус козлятника восточного в условиях стресса Н Продукционный процесс сельскохозяйственных культур: Материалы научно-практической конференции. ч.2,- Орел, 2001, - С.91-95.

18.Вихрева В.А., Хрянин В Н., Блинохватов А.Ф. Влияние селена на продуктивность фотосинтеза Н Продукционный процесс сельскохозяйственных

культур: Материалы научно-практической конференции, ч. 3. - Орел, 200!.-С. 144-148.

19, Б лин о хватов А.Ф„ Вкхрева В,А., Хрянин В.Н. Влияние селената натрия на развитие корневой системы козлятника восточного // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: Материалы IV Международного симпозиума. Том I.-- М.: Российский университет дружбы народов, 2001. - С.171-172,

20,Блинохватов А.Ф., В их рева В.Н., Хрянин В.Н, Селен - адаптоген и стимулятор роста растений // Регулятора роста и развития растеимй в биотехнологиях: Материмы VI Международной конференции.-М.: МСХА,2001.-С.82.

21 .Внхрева В. А., Хрянин В.Н., Гинс В.К,, Блинохватов А,Ф. Адаптоген нал роль селена в высших растениях // Вестник Башкирского университета. - Уфа, 2001, - № 2. - С.65-66.

22, Вихрева В.А., Хрянин В.Н,, Блинохватов А.Ф. Селен в растительном мире ¡1 Селен в биосфере: монография. - Пенза: РИО ПГСХА, 2001. - С.% - 154.

Объем 1,75 п.л.

Зак. 489

Тираж 100 экз.

А НО «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44