Способ повышения содержания фотосинтетических пигментов пшеницы мягкой triticum vulgare vill

Способ повышения содержания фотосинтетических пигментов пшеницы мягкой triticum vulgare vill

Реферат

Изобретение относится к области фитопатологии, сельского хозяйства и экологии и может быть использовано как средство для обработки семян и регулирования роста сельскохозяйственных культур, а также для биотестирования загрязнений окружающей среды наноматериалами.

Известен способ предпосевной обработки семян средством «Мегамикс» [Патент RU №2478273, опубл. 10.01.2013]. Способ характеризуется тем, что семена сельскохозяйственных культур обрабатывают композицией микроэлементов в дозах, мас.%: медь - 1,00±0,20, цинк - 0,90±0,20, магний - 1,50±0,25, кобальт - 0,04±0,005, железо - 0,20±0,03, марганец - 0,20±0,05, молибден - 0,15±0,03, бор - 0,15±0,03, селен - 0,005±0,001, вода - остальное.

Данное средство обеспечивает повышение устойчивости сельскохозяйственных растений к различным заболеваниям и является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению.

Недостатком известного способа является то, что хелатные и ионные формы микроэлементов, в отличие от нанодисперсных форм, обладают низкой удельной поверхностью и проникающей способностью (Altavilla С., Ciliberto Е., 2010), что вызывает агрегацию их на поверхности семян и способствуют снижению транспорта в эндосперм семени. Это явление особенно может усугубляться при сухом протравливании семян. Кроме того, предлагаемые малые дозировки микроэлементов прототипа, особенно железа, не способствуют поддержанию уровня фотосинтетических пигментов в листьях проростков сельхозкультур и тем самым приводят к нарушению ферментативных процессов и снижению толерантности растений к межжилковому хлорозу.

Технический результат изобретения - повышение устойчивости пшеницы мягкой к хлорозу за счет повышения содержания фотосинтетических пигментов.

Решение задачи достигается тем, что в способе повышения фотосинтетических пигментов пшеницы мягкой Triticum vulgare Vill, включающем предпосевную обработку семян пшеницы мягкой диспергированной суспензией, суспензия содержит наночастицы железа диаметром 80±5 нм, причем в первый день обработки проводится однократный полив семян пшеницы 5 мл суспензии наночастиц железа в концентрациях 0,5·10^-3-1·10^-6 мг/л и полив дистиллированной водой в последующие 14 дней.

Способ разрабатывался на базе лабораторий Института биоэлементологии при ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет». При проведении эксперимента использовали наночастицы железа Fe⁰, которые получали методом высокотемпературной конденсации на установке «МиГен» (Институт энергетических проблем химической физики РАН, Россия). Предварительное исследование их морфологии на сканирующем электронном микроскопе JSM 7401F («JEOL», Япония) характеризовало данные частицы как сферические образования диаметром 80±5 нм.

Способ повышения содержания фотосинтетических пигментов Пшеницы мягкой (Triticum vulgare Vill) осуществляется следующим образом. Семена растения вида Triticum vulgare Vill дезинфицируют 0,01%-ным раствором калия перманганата KMnO₄ в течение 5 мин и после трехкратного промывания дистиллированной водой помещают на подложку из фильтровальной бумаги в пластиковые контейнеры по 30 штук. Затем в каждый анализируемый образец наливают по 5 мл приготовленных непосредственно перед проведением эксперимента растворов в дистиллированной воде 2,0 и 0,5 мг/л средства «Мегамикс», 2·10^-3-1·10^-9 мг/л наночастиц железа Fe⁰. Для приготовления растворов точные навески соответствующих реактивов помещают в стеклянные колбы с дистиллированной водой и интенсивно диспергируют ультразвуком с частотой 35 кГц в течение 15 мин. Растворы с меньшей концентрацией получают постепенным разбавлением исходного раствора. Контрольный вариант пробы выращивают на дистиллированной воде. Приготовленные подобным образом опытные и контрольные пробы оставляют для проращивания при естественном 12-часовом освещении и температуре воздуха 23±1°C в течение 14 суток.

Анализ содержания хлорофиллов проводят спектрофотометрическим методом путем измерения на 14 день оптической плотности спиртовой вытяжки при длине волны 665 и 649 нм (Shlyk А.А. About spektrofotometrichesky definition of a chlorophyll of a, and b // Biochemistry. 1968. T.33. P.275-285). Для получения вытяжки пигментов из каждого контейнера отбирают свежее растительное сырье и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Затем растирают в фарфоровой ступке с добавлением карбоната кальция CaCO₃, прокаленного кварцевого песка и небольшого количества (3 мл) 96%-ного этилового спирта. Полученную взвесь многократно отфильтровывают до полного извлечения пигментов в мерную колбу на 25 мл и, доведя до метки растворителем, сразу фотометрируют в кюветах на 1 см³.

Исследование влияния различных концентраций наночастиц железа на содержание хлорофилла в листьях проростков пшеницы, в сравнении с прототипом, отражено в таблице.

Вариант	Содержание хлорофилла, мг/г сырого веса
Контроль	4,86
Прототип - 2,0 мг/л «Мегамикс»	2,09
Прототип - 0,5 мг/л «Мегамикс»	1,97
2·10-3 мг/л Fe0	4,55
1·10-3 мг/л Fe0	6,18
0,5·10-3 мг/л Fe0	8,69
0,25·10-3 мг/л Fe0	7,85
0,125·10-3 мг/л Fe0	11,21
1·10-6 мг/л Fe0	9,25
1·10-7 мг/л Fe0	5,82
1·10-8 мг/л Fe0	7,33
1·10-9 мг/л Fe0	7,24

При детальном рассмотрении данных, полученных в результате проведения опыта, оказалось, что максимальное содержание пигментов при экспозиции наночастицами железа Fe⁰ в концентрациях 0,5·10^-3, 0,25·10^-3, 0,125·10^-3 и 1·10^-6 мг/л выше контроля на 44%, 38%, 57% и 47% соответственно.

На основе полученных данных можно сделать вывод, что, по сравнению с прототипом, однократная обработка семян пшеницы мягкой суспензией наночастиц железа диаметром 80±5 нм в первый день обработки, в концентрациях 0,5·10^-3, 0,25·10^-3, 0,125·10^-3 и 1·10^-6 мг/л, с последующим добавлением дистиллированной воды в количестве 5 мл в течение 14 дней, способствует повышению содержания фотосинтетических пигментов в листьях проростков пшеницы мягкой, что повышает устойчивость растений к развитию хлороза.

Способ повышения фотосинтетических пигментов пшеницы мягкой Triticum vulgare Vill, включающий предпосевную обработку семян пшеницы мягкой диспергированной суспензией, отличающийся тем, что суспензия содержит наночастицы железа диаметром 80±5 нм, причем в первый день обработки проводится однократный полив семян пшеницы 5 мл суспензии наночастиц железа в концентрациях 0,5·10^-3-1·10^-6 мг/л и полив дистиллированной водой в последующие 14 дней.