ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРЕДПОСЕВНОГО СВЧ-ОБЛУЧЕНИЯ НА РОСТ И ПОЛОВУЮ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЮ ШПИНАТА Кончина Т.А.,Сидорская В.А.,Опарина С.А.

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского


Номер: 4-1
Год: 2016
Страницы: 78-80
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

СВЧ-облучение, шпинат, половая структура, всхожесть, крупность семян, жизнеспособность пыльцы, продуктивность, Microwave irradiation, spinach, sex structure, germination, seed size, pollen viability, productivity

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассматривается влияние СВЧ-облучения семян на рост, продуктивность и половую дифференциацию шпината. Установлено, что предпосевное СВЧ-облучение семян повысило их всхожесть, продуктивность шпината, крупность полученных семян, вызвало сдвиг в соотношении полов в женскую сторону и снизило жизнеспособность пыльцы.

Текст научной статьи

На половую структуру популяции растений воздействуют различные экологические факторы. Сегодня существенным экологическим фактором стало электромагнитное излучение [5; 11]. Электромагнитные поля, успешно использующееся в предпосевной обработке семян [6; 9; 12], вполне возможно, будут оказывать влияние и на определение пола растений. Встречаются лишь единичные работы, посвященные этому перспективному вопросу [10]. Цель работы: изучить влияние СВЧ-облучения семян на рост, продуктивность и половую дифференциацию шпината. Для облучения сухих семян шпината сорта «Виктория» использовали бытовую микроволновую СВЧ печь «Samsung», которая генерирует ультравысокочастотные колебания с частотой 2450 МГц. Для выявления оптимальной мощности СВЧ-облучения использовали минимальную (100 Вт) и максимальную (900 Вт) мощность печи. Продолжительность облучения составила 20, 30, 60 и 90 секунд. Одну партию семян начинали проращивать сразу после облучения, другую партию проращивали с выдержкой семян после облучения в одни сутки (24 часа). Облученные семена шпината высевали в открытый грунт в 3-х кратной повторности, по 100 семян в каждой. Оценивали лабораторную и полевую всхожесть, выживаемость растений на стадии бутонизации, их высоту, длину, ширину и количество листьев, массу растений. О степени половой дифференциации шпината судили по процентному соотношению андройкистов и гинойкистов в популяции. Жизнеспособность пыльцы определяли с помощью пролин - теста [2]. При этом жизнеспособная пыльца окрашивалась изатином в тёмно-синий цвет, стерильная оставалась бесцветной. Семена, полученные от опытных растений, после пяти месяцев сухого хранения проращивали и определяли энергию прорастания, всхожесть и массу тысячи семян. Достоверность различий между контрольными и опытными вариантами оценивали с помощью критерия Стъюдента (tst). Результаты показали, что облучение семян в СВЧ-поле в течение 30с при мощности 900 Вт увеличивает энергию прорастания на 10 - 15% по сравнению с контролем и практически не влияет на лабораторную всхожесть. Облучение длительностью 60с отрицательно влияет как на энергию прорастания, так и на всхожесть, при продолжительности облучения 90с семена полностью теряют всхожесть. При выдержке облученных семян в одни сутки эффект повышения энергии прорастания сохраняется, что согласуется с литературными данными [4]. В результате облучения при относительно небольшой мощности (100 Вт) продолжительностью от 20с до 60с в лабораторных условиях увеличение энергии прорастания семян по сравнению с контролем составило порядка 20%, при этом всхожесть семян практически не изменилась. Облучение длительностью 90с вызвало снижение всхожести и не повлияло на энергию прорастания семян. Эффект стимулирующего воздействия электромагнитного СВЧ-облучения был выявлен также в полевых условиях. Энергия прорастания семян была выше в тех же вариантах, что и в лаборатории. В вариантах с облучением в течение 20с; 30с и 60с, увеличение полевой всхожести семян подтверждается статистически. Отмечено небольшое увеличение выживаемости растений по сравнению с контролем. Наши данные согласуются с целым рядом исследований, в которых отмечается повышение всхожести и выживаемости культурных растений, семена которых подвергались СВЧ-облучению в оптимальных дозах [1; 3; 8; 12]. Наблюдения за мужскими и женскими особями шпината, выросшими из облученных семян, показали, что они не уступали контрольным растениям по всем морфологическим показателям: высоте, количеству листьев, длине и ширине листа, вегетативной массе. В варианте с экспозицией 60с в среднем количество листьев у женских растений (28,8) было больше, чем в контроле (25,8). На длину и ширину листьев СВЧ-облучение не оказало особого влияния. Отмечено достоверное увеличение высоты женских растений по сравнению с контролем (37,8 см) в вариантах с облучением 60с - до 41,6 см и 90с - до 40,3 см. В этих же вариантах наблюдалось увеличение вегетативной массы гинойкистов (на 38,5% и 26%) и андройкистов на 13% по сравнению с контролем. Высота мужских особей шпината во всех вариантах опыта существенно не отличалась от контрольных значений (кроме варианта 90с) и была больше высоты женских особей, что наблюдалось как во время интенсивного роста, так и в период цветения растений обоих полов. При изучении половой структуры популяций шпината в различных вариантах полевого опыта было выявлено возрастание количества женских особей с увеличением продолжительности СВЧ-облучения семян. Самый большой процент женских особей от общего количества особей в популяции отмечен для растений, выросших из семян, помещенных в электромагнитное поле на 30с - 65,0% по сравнению с контролем - 56,9%. Несколько меньшее соотношение гинойкистов и андройкистов было установлено в вариантах 60с - 1,6, что достоверно выше контроля (1,3) (рис. 1). Соотношение полов у шпината в вариантах 20с и 90с лежит в пределах ошибки опыта. Возрастание количества женских особей связано, вероятно, с тем, что мужской пол менее устойчив к негативным воздействиям СВЧ-облучения, что приводит к феминизации популяции. Показано, что по мере повышения доз предпосевного СВЧ-облучения снижается жизнеспособность пыльцы (рис. 2), что является показателем смещения функциональной сексуализации шпината в женскую сторону. Причём, если небольшие и высокие дозы (20с и 90с) не оказывали влияния на соотношение разнополых особей в популяциях шпината, то жизнеспособность пыльцы по сравнению с контролем, достоверно снижалась, т.к. микроспорогенез является чрезвычайно чувствительным процессом у растений к действию экологических факторов [7]. Поэтому, даже у растений этих вариантов происходит сдвиг функционального пола в женскую сторону. Доза облучения 30с вызывает максимальное снижение жизнеспособности пыльцы до 86,5%. Важными характеристиками репродуктивной функции растений являются качественные показатели семенной продукции. Все растения, полученные от облученных семян, сформировали большое количество крупных семян с хорошими посевными качествами. Масса тысячи семян, полученных от облученных растений при экспозиции 20, 30, 60 и 90с составила соответственно 8,4; 8,9; 9,1; и 8,7 г, что существенно превышает контрольное значение (7,5 г). Всхожесть семян первой репродукции не отличалась от контрольных значений. Таким образом, предпосевное СВЧ-облучение оказало положительное влияние на морфологические показатели, продуктивность растений шпината сорта Виктория до 13 - 38,5%, а также вызвало сдвиг половой структуры популяций в женскую сторону, снизило жизнеспособность пыльцы. При этом предпосевное СВЧ-облучение выходной мощностью 100 Вт при экспозиции 30с и 60с максимально повысило всхожесть семян шпината, количество гинойкистов и крупность полученных семян с хорошими посевными качествами.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.