Влияние производных янтарной кислоты на содержание белка в зерне у различных сортов озимой пшеницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние производных янтарной кислоты на содержание белка в зерне у различных сортов озимой пшеницы

Л.А. Кононенко,

С. В. Егоров,

П. В. Скотников,

Л. П. Скотникова

Аннотация

зерно пшеница сукцинат янтарный

Изучалось влияние сукцинатов на накопление белков в зерне озимой пшеницы. Показано, что стимулирующий эффект производных янтарной кислоты зависел от их способа применения, дозы и восприимчивости сорта. Наиболее эффективным способом оказался способ внесения гранулята в почву. Наиболее чувствительными оказались сорта Московская 39 и Азано. Помимо этого, у этих сортов увеличение содержания белка в зерне под воздействием предшественников янтарной кислоты положительно коррелировало с урожайностью.

Annotation

We have examined the influence of succinates on the accumulation of proteins in the grain of winter wheat. We have shown that stimulating effect of succinic acid derivatives depended on the method of their application, the dose and variety receptivity. The most efficient method was application of granulate into the soil. The most receptive varieties were Moskovskaya 39 and Azano. In addition, these varieties had a positive correlation between the increased content of protein in grain under the influence of succinic acid predecessors and productivity.

Введение

В современных условиях сельскохозяйственного производства четко обозначена тенденция экологизации производства продукции растениеводства с минимальным уровнем техногенного загрязнения среды без снижения уровня продуктивности и качества растениеводческой продукции. В связи с этим приобретает большое значение использование низкоэнергетических факторов для управления живыми организмами и системами или их отдельными частями. Особенно это важно для повышения адаптации растительного организма к неблагоприятным условиям, эффективного использования генетических, почвенно-климатических ресурсов и минимизации отрицательного влияния на окружающую среду.

Применительно к озимой пшенице одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства является улучшение качества зерна в сочетании с высоким уровнем урожайности. Между тем проблема регулирования качества зерна в период его формирования до сих пор не решена в полной мере и зависит от действия многих, часто нерегулируемых факторов. Одним из путей решения этой проблемы является применение внекорневых азотных подкормок в генеративную фазу развития растений. Другой путь - применение биологически активных веществ, позволяющих уменьшить нормы расхода удобрений и увеличить продуктивность и качество урожая. Данное направление позволяет получать значительные изменения в развитии растения, активно влиять на жизненные процессы, не поддающиеся регулировке обычными агротехническими способами.

Анализ источников

Одним из важнейших элементов современных агрономических технологий в растениеводстве является применение регуляторов (стимуляторов) роста. Янтарная кислота и ее производные (сукцинаты) рассматриваются как принципиально новые, экологически чистые регуляторы роста и развития растений, соответствующие таким требованиям [1-4]. Усилившийся в настоящее время интерес к янтарной кислоте как стимулятору роста и продуктивности объясняется тем, что идет активный поиск безопасных для человека и окружающей среды препаратов.

Имеется достаточно данных в отношении ростостимулирующей активности янтарной кислоты и ее производных при обработке семян, что в свою очередь повышает энергию прорастания и всхожесть [5].

Установлена положительная динамика роста урожайности зерновых культур, наблюдаемая после обработок янтарной кислотой [6].

По данным Н. А. Дроздова [7], предпосевная обработка семян зерновых культур раствором янтарной кислоты повышает всхожесть, увеличивает число продуктивных стеблей, число зерен в колосе, массу зерна.

Как указывает А. А. Барбарян [8], благодаря обработке семян стимуляторами роста на основе янтарной кислоты на 3-4 дня ускоряется появление всходов и на 2,5-13,2 % повышается полевая всхожесть семян.

В результате ранее проведенных исследований было показано [4], что стимулирующий эффект производных янтарной (сукцинатов) кислоты на урожайность озимой пшеницы зависел от способа их применения, дозы и восприимчивости сорта.

Имеется ряд исследований, показывающих, что с помощью янтарной кислоты и ее производных возможно усиление обмена веществ, а также процессов роста и развития некоторых сельскохозяйственных растений [5-8].

Вместе с тем, несмотря на имеющиеся научные наработки относительно использования янтарной кислоты и ее производных в растениеводстве, исследования, направленные на оценку эффекта влияния данных стимуляторов на изменчивость качественных показателей зерна, являются актуальными и на сегодняшний день.

В связи с вышесказанным, целью наших исследований является изучение влияния отходов фармацевтической промышленности, имеющих высокое содержание производных янтарной кислоты (сукцинат-иона 5,75 %), на качество зерна озимой пшеницы.

Методы исследования

В качестве объекта исследования были использованы восемь сортов озимой мягкой пшеницы, имеющих выраженные отличия по урожайности.

Полевые опыты проводились в условиях земельного участка опытного поля, расположенного в районе села Потопахино Обоянского района Курской области Российской Федерации. Почвы опытного поля представлены черноземом типичным с содержанием гумуса 4,7-5,0 %, объемный вес 1,01-11,1 гр/см³ в корнеобитаемом слое. На протяжении последних лет почва подвергалась активному рыхлению почвообрабатывающими машинами, вспашка проводилась на глубину 25 см. За летний период, предшествующий посеву озимых, на участке опытного поля для поверхностного выравнивания и борьбы с сорной растительностью была проведена четырехкратная культивация. Перед посевом были внесены сложные удобрения - Диаммофоска (10:26:26) из расчета 240 кг/га.

Семена высевались на делянках специализированной селекционной сеялкой «WINTERSTEIGER Plotseed XL» таким образом, чтобы к уборке сформировать учетную площадь делянок 10 м². Ширина междурядья 14 см. Глубина заделки семян 5 см, что соответствует общепринятым нормам в данном регионе. Предпосевная обработка семян пшеницы проводилась препаратом, содержащим сукцинат янтарной кислоты в соотношении 1:5 и 1:10. Норма расхода препарата составляла 2 % к весу семян. В почву препарат вносился в виде гранул из расчета 100 г на 10 м².

В качестве результирующего показателя определялось содержание белка в зерне озимой мягкой пшеницы [9], изменчивость условий репродуцирования сортов оценивалась путем расчета совокупности индексов среды [10].

Основная часть

В ходе проведенных исследований нами была установлена дифференциация проанализированного набора сортов пшеницы по накоплению белка в зерне в условиях естественного репродуцирования.

Как следует из данных, представленных в таблице, наибольшее количество белка накапливалось в зерне сорта Звонница, Чураевка и Московская 39 - от 10,9 % до 12,59 %. Наименьшими значениями характеризовались сорта Азано и Остистое Белогорье - 9,90 % и 9,30 % соответственно. Данные значения показателя были приняты за контрольный уровень.

Таблица. Влияние производных янтарной кислоты на содержание белка в зерне озимой пшеницы, (%)

Данные, полученные на основе анализа семян, обработанных растворами сукцинатов янтарной кислоты, также выявили неравнозначность набора сортов по содержанию белка в зерне. В данном случае градация наблюдалась как между сортами в идентичных вариантах обработки сукцинатами, так и в сравнении показателей одного сорта в разных вариантах обработки.

Установлено, что наиболее выраженное увеличение значений показателя накопления белка в зерне при внесении гранул сукцинатов янтарной кислоты в почву отмечалось только для сортов Московская 39, Элвис, Остистое Белогорье и Азано. По сортам Чураевка и Звонница отмечено уменьшение процентного содержания белка в зерне пшеницы после данного типа внесения препарата.

Предпосевная обработка семян производными янтарной кислоты с концентрацией 1: 5 приводила к увеличению накопления белка у трех сортов пшеницы из восьми - Московской 39, Элвис, Азано. По остальным сортам данный тип обработки снизил величину содержания белка, причем в ряде случаев - по сортам Звонница, Остистое Белогорье, Чураевка - снижение содержания белка в зерне достигало от 0,5 до 1,74 %.

Обработка семян препаратом в концентрации 1:10 привела к увеличению содержания белка в зерне у 50 % сортов. Величина положительных отклонений показателя от уровня контроля составляла 0,3-0,7 %. Следует также отметить реакцию ряда сортов на проведенную обработку. Сорта Звонница, Сурава, Чураевка отрицательно реагировали на все варианты обработок, что выражалось в уменьшении содержания белка в зерне в сравнении с контрольным уровнем.

Результаты анализа корреляционных взаимосвязей показывают, что между урожайностью пшеницы, ячменя и овса и содержанием белка в зерне существует достаточно тесная обратная зависимость: чем выше урожайность, тем ниже белковость зерна, и наоборот [11].

В нашем случае уравнение регрессии, отражающее связь между урожайностью и содержанием белка в зерне пшеницы у данного набора сортов, имело вид:

У = - 1,2551х + 73,764, R= -0,78,

где У - урожайность зерна, ц/га; х - содержание белка в зерне пшеницы, %; R - коэффициент корреляции.

Как следует из представленных данных, корреляционная зависимость между величинами урожайности и белковости зерна оказалась также отрицательной.

В целом идеально было бы создать сорта озимой пшеницы, которые при любых условиях давали бы максимально возможный урожай зерна высокого качества. И хотя эта задача даже в обозримой перспективе реально невыполнима, тем не менее стремиться к выведению сортов с гомеостазом урожайности и качества зерна необходимо [12]. Достигнутые результаты отечественной и зарубежной селекции наглядно показывают, что при целенаправленной работе такое сочетание в определенной мере возможно. Свидетельством этого является районирование в разное время ряда сортов озимой и яровой пшеницы (Безостая 1, Мироновская 808, Одесская 51, Саратовская 29 и др.), получивших широкое распространение в производстве благодаря своей экологической пластичности.

В условиях нашего опыта, как показали расчеты коэффициента корреляции между урожайностью и содержанием белка в зерне, такими сортами могут быть Московская 39 (R= 0,70), Чураевка (R= 0,83), Азано (R=0,75). У данных сортов существует довольно сильная положительная корреляционная зависимость между этими признаками в опытах с сукцинатами. У остальных сортов, за исключением сорта Звонница (R= 0,34), эта связь была отрицательной.

Принято считать, что на это свойство большее влияние оказывает среда, чем генотип [12].

Мы рассчитали совокупность индексов среды, характеризующих изменчивость условий, в которых выращивались сорта. На контроле он был равен 0,06, при внесении гранулята в почву - 0,24, при обработке семян дозой 1:5 - -0,22 и при обработке семян дозой 1:10 - -0,07. Лучшие условия для накопления белка в зерне складывались в вариантах с положительным значением индекса среды, худшие - с отрицательным.

В нашем опыте мы рассчитали коэффициенты корреляции между индексами среды и содержанием белка в зерне. У сорта Звонница (R=0,56), у сорта Сурава (R=0,94), у сорта Остистое Белогорье (R=0,69), у сорта Московская 39 (R=0,15), у сорта Чураевка (R= 0,73), у сорта Элвис (R=0,41), у сорта Азано (R=-0,19) и у сорта Испиратион (R=0,97). Почти у всех сортов, судя по коэффициентам корреляции, эта связь была либо средняя, либо сильная. Только у сорта Московская 39 она была слабая, а у сорта Азано была отрицательная. Вероятно, можно сказать, что среда слабо влияет на накопление белков у сорта Московская 39 и Азано.

Заключение

На примере изученных сортов пшеницы, различающихся по своей способности накапливать протеины в зерне, было показано, что стимулирующий эффект производных янтарной кислоты зависел от их способа применения, дозы и восприимчивости сорта. Наиболее эффективным способом оказался способ внесения гранулята в почву.

Все сорта отличались между собой по чувствительности к сукцинатам. Наиболее чувствительными оказались сорта Московская 39 и Азано. Помимо того, у этих сортов увеличение содержания белка в зерне в результате обработок производными янтарной кислоты положительно коррелировало с урожайностью.

Улучшение качества зерна озимой пшеницы является одним из доступных способов, который во многом определяется исходным материалом. При выборе его необходимо учитывать уровень генотипической связи урожайности и качества зерна. В целом сорта Московская 39 и Азано можно использовать в качестве доноров данных признаков в дальнейшей селекции.

Применение производных янтарной кислоты, являющихся побочным продуктом фармацевтической промышленности, активизирует процессы обмена веществ уже на ранних стадиях развития сельскохозяйственных культур, что приводит к ускорению метаболических реакций в зерне. Все эти особенности могут служить предпосылками для использования их в производственных условиях.

Литература

1. Антистрессовое действие янтарной кислоты Действие янтарной кислоты на проростки гороха / Э. М. Коф [и др.] // Агрохимия. - 1999. - №1. - С. 55 Ї 59.

2. Влияние янтарной кислоты на продуктивность сельскохозяйственных растений и рост биотехнологически ценных культур / Ю. Е. Андрианова [и др] // Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве. -Пущино, 1996. - С. 22-35.

3. Тарчевский, И А. О вероятных причинах активирующего действия янтарной кислоты / И. А. Тарчевский // Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве. - Пущино, 1996. - С. 56-60.

4. Влияние производных янтарной кислоты на продуктивность озимой пшеницы / Л.А. Кононенко [и др.] // Зерновое хозяйство России. - 2010. - №3(9). - С. 9 - 12.

5. Шмалько, Н. А. Биохимические процессы при проращивании зерен амаранта / Н. А. Шмалько// Вестник Кубанского государственного технологического университета. 1997. - № 2. - С. 42-56.

6. Гарипов, Н. Э. Приемы повышения полевой всхожести семян и урожайности яровой пшеницы в условиях Предкамья Республики Татарстан: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.09 / Н. Э. Гарипов. - Казань, 2005. - 155 с.

7. Дроздов, H. A. Применение янтарной кислоты на посевах зерновых / Н. А. Дроздов, И. М. Соколовский // Бюлл. Главного Ботанического сада. - 1970. - Вып. 3. - С. 12-18.

8. Барбарян, А. А. Изучение стимулирующего действия химических препаратов на урожай и качество семян озимой пшеницы в условиях Араратской равнины: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.05 / А. А. Барбарян. - Эчмиадзин, 1983. - 134 с.

9. Лебедев, П. Т. Методы исследования кормов, органов и тканей животных / П. Т. Лебедев, А. Т. Усович. - М: Россельхозиздат, 1969. - 476 с.

10. Зыкин, В. А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: методические рекомендации / В. А. Зыкин, В. В. Мешков, В. А. Сапега // Сиб.Отд-ние ВАСХНИЛ. - Новосибирск, 1984. - 24 с.

11. Павлов, А. Н. О зависимости между величиной урожая зерна и содержанием в нем белка у злаковых культур / А. Н. Павлов // Сельскохозяйственная биология. - 1979. - № 4. - С. 425-430.

12. Локтева, О. В. Экологическая пластичность сортов яровой пшеницы в условиях Приморского края /О. В. Локтева, И. М. Шиндин // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур - основа для подъема сельского хозяйства. - Новосибирск, 2000. - С. 97 Ї 99.

Размещено на Allbest.ru