Способ повышения антиоксидантной активности тканей растений

Способ повышения антиоксидантной активности тканей растений

Реферат

Изобретение относится к сельскохозяйственному растениеводству и может быть использовано в селекции для повышения устойчивости растений к стрессовым воздействиям внешней среды.

Растения в естественных условиях подвергаются воздействию неблагоприятных факторов среды, таких как засуха, низкая или высокая температура, высокие концентрации тяжелых металлов (ТМ) и ксенобиотиков. Ответом растения на такие воздействия является сверхпродукция активных форм кислорода (АФК) и окислительный стресс - изменение в организме баланса между образованием АФК и активностью антиоксидантной защиты в пользу первого. Для защиты от окислительного стресса растительные клетки содержат разнообразные компоненты антиоксидантной системы, которые подавляют образование свободных радикалов, поддерживают на нормальном уровне образование АФК в тканях. Т.е. активность антиоксидантной системы является одним из механизмов защиты растений от неблагоприятных факторов среды. Оценка антиоксидантной активности растительных тканей является адекватным инструментом, позволяющим точно определить степень устойчивости растений к неблагоприятным факторам.

Известны способы повышения устойчивости растений к отдельным неблагоприятным факторам среды (RU №2349088, МПК А01N 65/00, опубл. 20.03.2009).

Повышение устойчивости к абиотическим стрессорам и реализация максимальной продуктивности культур могут быть осуществлены при использовании регуляторов роста растений (Лукаткин А.С., Зауралов О.А. Экзогенные регуляторы роста как средство повышения холодоустойчивости теплолюбивых растений // Доклады Россельхозакадемии. 2009, №6. С.20-22; Прусакова Л.Д., Малеванная Н.Н., Белопухов С.Л., Вакуленко В.В. Регуляторы роста растений с антистрессовыми и иммунопротекторными свойствами // Агрохимия. 2005. №11. С.76-86).

Недостатками известных способов являются высокие дозы, в которых применяются биологически активные вещества.

Одним из возможных механизмов защитного действия биологически активных веществ может быть подавление возникновения окислительного стресса (за счет повышения антиоксидантной активности).

В последнее время большое внимание уделяется природным регуляторам роста, которые могут использоваться в низких концентрациях, нетоксичны для растений и окружающей среды, повышают антистрессовые способности растений. Одним из них является препарат «Рибав-Экстра» - экстракт из микоризных грибов женьшеня, содержащий комплекс аминокислот и биологически активных веществ (Толмачева Н.А., Михеева Т.Г. Регулятор роста растений «Рибав-Экстра» // Современные технологии и перспективы использования средств защиты растений, регуляторов роста, агрохимикатов в агроландшафтном земледелии. М., 2008. С.123-127).

Увеличение антиоксидантной активности растительных тканей при обработке семян и/или растений экзогенными биологически активными соединениями может повысить устойчивость растительных тканей к стрессовым воздействиям.

Технический результат заключается в повышении адаптивного потенциала культурных растений и их устойчивости к стрессовым факторам окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что предварительно проводят обработку семян регулятором роста растений Рибав-Экстра в концентрациях 1-10 нл/л, расход рабочего раствора 2 л/кг при длительности обработки 8-10 ч, с последующим выращиванием растений и сравнением антиоксидантной активности тканей до и после стрессового воздействия.

Способ осуществляют следующим образом. Семена растений замачивают в разных концентрациях биологически активных веществ в течение 10 ч (контроль - в воде), после чего промывают водой и выращивают в водной или почвенной культуре. Спустя 10 суток роста определяют общую антиоксидантную активность (по ингибированию радикалов 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила, DPPH). Для этого навеску ткани листьев и стеблей (1 г) измельчают, делают этанольную вытяжку объемом 10 мл, центрифугируют в течение 15 минут при 1500g. К 2 мл экстракта добавляют 1 мл 200 мкМ 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила (DPPH) в 50% этаноле и сразу измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 517 нм против 50% этилового спирта. В контрольном варианте к DPPH приливают 50% этанол. Далее инкубируют в течение 30 минут на свету и повторно измеряют оптическую плотность. Процент ингибирования радикалов 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила растительными образцами (АОА) рассчитывают по следующей формуле:

Ингибирование DPPH (%)=[(A_с(0)-A_A(t))/А_с(0)]×100%,

где А_с(0)- оптическая плотность контроля в начальный период времени;

A_A(t) - оптическая плотность варианта опыта при времени светового инкубирования реакционной смеси 30 минут.

Чем больше % ингибирования DPPH, тем выше АОА растительной ткани. При сравнении АОА в обработанных и контрольных растениях можно выявить степень повышения АОА в результате обработки. Отсюда можно заключить, что чем сильнее повышается АОА в результате обработки экзогенным биологически активным веществом, тем выше будет стрессоустойчивость растительного объекта.

Пример. Проростки кукурузы гибрида Краснодарский 194 МВ обрабатывают препаратом Рибав-Экстра в концентрациях от 0,1 нл/л до 10 мкл/л (контроль - в воде), после чего промывают водой и разделяют на три группы, которые выдерживают 24 ч в темноте при температуре 25°С (контроль), 3°С (пониженная температура) и 45°С (повышенная температура). Далее растения выращивают в водной культуре до возраста 10 суток при температуре 25°С. Об эффективности обработки той или иной концентрацией препарата судили по антиоксидантной активности. Обработка семян кукурузы регулятором роста Рибав-Экстра положительно сказалась на АОА молодых проростков (рис.1 - влияние обработки семян кукурузы препаратом Рибав-Экстра и последействия разных температур на антиоксидантную активность проростков (оцениваемую по ингибированию DPPH)). При этом почти все исследованные концентрации препарата способствовали повышению антиоксидантного статуса растений кукурузы. Наибольший положительный эффект по ингибированию радикалов DPPH в проростках, подвергнутых предварительной обработке пониженными температурами (как и в контроле), оказали концентрации Рибав-Экстра 1 и 10 нл/л, а в последействии повышенной температуры - 1 нл/л.

Таким образом, препарат Рибав-Экстра при обработке семян кукурузы стимулировал повышенную антиоксидантную активность в проростках (в 2,2-2,3 раза к водному контролю при оптимальной и пониженной температурах при обработке дозой 1 и 10 нл/л и в 3 раза - при повышенной температуре вследствие обработки семян дозой 1 нл/л). Лучшие показатели при действии неблагоприятных температур наблюдались при наноконцентрации 1 нл/л.

Таким образом, обработка семян в субнаномолярной концентрации 0,02 нМ способствовала повышению АОА, которое проявлялось при всех вариантах температурного воздействия.

Способ повышения антиоксидантной активности тканей растений, заключающийся в том, что предварительно проводят обработку семян регулятором роста растений «Рибав-Экстра» в концентрациях 1-10 нл/л, расход рабочего раствора 2 л/кг при длительности обработки 8-10 ч, с последующим выращиванием растений и сравнением антиоксидантной активности тканей до и после стрессового воздействия.