<<<  Назад

2023 год, № 106

УДК: 58.02+634.75
ГРНТИ: 34.31.27,34.31.31,68.03.00,68.35.53

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ В УСЛОВИЯХ ВОДНОГО СТРЕССА

Наряду с прогрессом в селекции земляники садовой и агротехнических мероприятиях, направленных на повышение продуктивности и устойчивости к засухе, проблема потерь урожая растений остается актуальной. В настоящее время большое внимание уделяется возможностям применения для повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды кремнийсодержащих препаратов, полученных из возобновляемого растительного сырья, ввиду экологической чистоты и низкой себестоимости. Впервые на примере растений земляники садовой сорта Солнечная полянка представлены результаты исследований влияния хелатов кремния на морфометрические и физиологические показатели растений при оптимальном увлажнении почвенного субстрата (50% от полной влагоемкости) и в условиях умеренного водного стресса (30% от полной влагоемкости). В качестве источника хелатов кремния использовали 0,3 г/л механокомпозита из шелухи риса и отходов зеленого чая. Механокомпозит получен при обработке сырья твердофазным механохимическим методом (разработка Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск), приводящим к получению препаратов (механокомпозитов), характеризующихся повышенной концентрацией хелатированных растворимых форм кремния. Установлено, что под действием механокомпозита увеличились сухая биомасса побегов (до 20%), содержание хлорофилла a (до 50%), суммарное содержание хлорофилла a + b (до 40%), активность супероксидисмутазы (до 50%) и пероксидазы (до 80%), уменьшилось содержание пероксида водорода (до 30%) как в условиях оптимального увлажнения, так и в условиях умеренного водного стресса. Полученные результаты могут быть использованы для увеличения роста и адаптивного потенциала растений земляники садовой в условиях водного стресса под действием механокомпозита на основе хелатов кремния.
Ключевые слова: Земляника садовая, хелаты кремния, рост, развитие растений, водный стресс, фотосинтетические пигменты, пероксид водорода, окислительно-восстановительные ферменты.
DOI: 10.21515/1999-1703-106-174-183

Литература:

1. Амброс, Е. В. Оптимизация систем регенерации микропобегов генотипов Fragaria½ ananassa (Rosaceae), перспективных для сибирского региона / Е. В. Амброс, Ю. Г. Зайцева, А. А. Красников, Т. И. Новикова // Растительный мир Азиатской России. - 2017. - № 4(28). - С. 73-80. - DOI: 10.21782/RMAR1995-2449-2017-4(73-80).
2. Битюцкий, Н. П. Микроэлементы высших растений / Н. П. Битюцкий. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2011. - 368 с.
3. Говорова, Г. Ф. Засухоустойчивость и жаростойкость новых сортов и гибридов земляники ананасной / Г. Ф. Говорова, А. Е. Буланов // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. - 2011. - № 3. - С. 175-179.
4. ГОСТ Р 53135-2008. Посадочный материал плодовых, ягодных, субтропических, орехоплодных, цитрусовых культур и чая. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2009. - 41 с.
5. Жанаева, Т. А. Флавонолы и окисляющие их ферменты в онтогенезе гречихи посевной / Т. А. Жанаева, И. Е. Лобанова, Т. А. Кукушкина // Известия РАН. Серия биологическая. - 1999. - № 1. - С. 105-108.
6. Кузнецов, В. В. Физиология растений / В. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. - М.: Абрис, 2011. - 784 с.
7. Полесская, О. Г. Изменение активности антиоксидантных ферментов в листьях и корнях пшеницы в зависимости от формы и дозы азота в среде / О. Г. Полесская, Е. И. Каширина, Н. Д. Алехина // Физиология растений. - 2004. - Т. 51. - С. 686-691.
8. Самсонова, Н. Е. Кремний в растительных и животных организмах / Н. Е. Самсонова // Агрохимия. - 2019. - № 1. - С. 86-96.
9. AL-Oqla, F. M. Sustainable biocomposites: challenges, potential and barriers for development / F. M. AL-Oqla, M. A. Omari In: M. Jawaid, S. M. Sapuan, O. Y. Alothman (eds). Green biocomposites. - NY.: Springer, 2017. - Vol. 11. - P. 13-29. - DOI: 10.1007/978-3-319-46610-1_2.
10. Ambros, E. V. An innovative approach to ex vitro rooting and acclimatization of Fragaria ½ ananassa Duch.microshoots using a biogenic silica and green-tea-catechin-based mechanocomposite / E. V. Ambros, S. Y. Toluzakova, L. S. Shrainer, E. G. Trofimova, T. I. Novikova // In vitro cellular and developmental biology. - Plant. - 2018. - Vol. 54. - P. 436-443. - DOI: 10.1007/s11627-018-9894-1.
11. Babu, R. C.Comparison of measurement methods of osmotic adjustment in rice cultivars / R. C. Babu, M. S. Pathan, A. Blum, H. T. Nguyen // Crop science. - 1999. - No. 1. - P. 150-158. - DOI: 10.2135/cropsci1999.0011183X003 900010024x.
12. Bellincampi, D. Extracellular H2O2 induced by oligogalacturonides is not involved in the inhibition of the auxin-regulated rolB gene expression in tobacco leaf explants / D. Bellincampi, N. Dipperro, G. Salvi, F. Cervcone, G. De Lorenzo // Plant physiology. - 2000. - No. 4. - P. 1379-1385. - DOI: 10.1104/pp.122.4.1379.
13. Bhat, J. A. Role of silicon in mitigation of heavy metal stresses in crop plants /j. A. Bhat, S. M. Shivaraj, P. Singh, D. B. Navadagi, D. K. Tripathi, P. K. Dash, A. U. Solanke, H. Sonah, R. Deshmukh // Plants. - 2019. - No. 71. - 71 p. - DOI: 10.3390/plants8030071.
14. Coskun, D. The controversies of silicon’s role in plant biology / D. Coskun, R. Deshmukh, H. Sonah, et al. // New phytologist. - 2019. - Vol. 221. - No. 1. - P. 67-85. - DOI: 10.1111/nph.15343.
15. Etesami, H. Silicon (Si): Review and future prospects on the action mechanisms in alleviating biotic and abiotic stresses in plants / H. Etesami, B. R. Jeong // Ecotoxicology and environmental safety. - 2018. - Vol. 147. - P. 881-896. - DOI: 10.1016/j.ecoenv.2017.09.063.
16. Frew, A. The role of silicon in plant biology: a paradigm shift in research approach / A. Frew, L. A. Weston, O. L. Reynolds, G. M. Gurr // Annals of botany. - 2018. - No. 7. - P. 1265-1273. - DOI: 10.1093/aob/mcy009.
17. Giannopolitis, C. N. Superoxide dismutase I. occurrence in higher plants / C. N. Giannopolitis, S. K. Ries // Plant Physiology. - 1977. - No. 2. - P. 309-314. - DOI: 10.1104/pp.59.2.309.
18. Gunes, A. Influence of silicon on sunflower cultivars under drought stress, I: growth, antioxidant mechanisms, and lipid peroxidation / A. Gunes, J. Pilbeam, A. Inal, S. Coban // Communications in soil science and plant analysis. - 2008. - No. 13-14. - P. 1885-1903. - DOI: 10.1080/00103620802134651.
19. Guntzer, F. Benefts of plant silicon for crops: a review / F. Guntzer, C. Keller, J. D. Meunier // Agronomy for sustainable development. - 2012. - Vol. 32. - P. 201-213. - DOI: 10.1007/s13593-011-0039-8.
20. Khan, M. I. R. The intricacy of silicon, plant growth regulators and other signaling molecules for abiotic stress tolerance: an entrancing crosstalk between stress alleviators / M. I. R. Khan, F. Ashfaque, H. Chhillar, M. Irfan, N. A. Khan / Plant physiology andbiochemistry. - 2021. - Vol. 162. - P. 36-47. - DOI: 10.1016/j.plaphy.2021.02.024.
21. Liang, Y. Silicon uptake and transport in plants: physiological and molecular aspects / Y. Liang, M. Nicolic, R. Belanger, H. Gong, A. Song (eds). In: Silicon in agriculture. - Dordrecht: Springer, 2015. - P. 69-82. - DOI: 10.1007/978-94-017-9978-2_4.
22. Lichtenthaler, H. K. Chlorophylls and carotenoids: measurement and characterization by UV-Vis spectroscopy / H. K. Lichtenthaler, C. Buschmann // Current protocols in food analytical chemistry. - 2001. - P. 1-8. - DOI: 10.1002/0471142913.faf0403s01.
23. Moradtalab, N. Silicon and the association with an arbuscular-mycorrhizal fungus (Rhizophagusclarus) mitigate the adverse effects of drought stress on strawberry / N. Moradtalab, R. Hajiboland, N. Aliasgharzad, T.E. Hartmann, G. Neumann // Agronomy. - 2019. - No. 1. - 41 p. - DOI: 10.3390/agronomy9010041.
24. Pessarakli, M. Handbook of plant and crop stress / M. Pessarakli. - Second Edition CRC Press, 1999. - 1254 p. - DOI: 10.1201/9781351104609-6.
25. Safoora, D. Effect of silicon on growth and development of strawberry under water deficit conditions / D. Safoora, C. Ghobadi, B. Baninasab, B. Baninasab, S.S. Bidabadi // Horticultural plant journal. - 2018. - No. 6. - P. 226-232. - DOI: 10.1016/j.hpj.2018.09.004.
26. Schwalm, C. R. Global patterns of drought recovery / C. R. Schwalm, W. R. L. Anderegg, A. M. Michalak, et al. // Nature. - 2017. - No. 548. - P. 202-205. - DOI: 10.1038/nature23021.
27. Shapolova, E. G. Mechanochemical solubilization of silicon dioxide with polyphenol compounds of plant origin / E. G. Shapolova, O. I. Lomovsky // Russian journal of bioorganic chemistry. - 2013. - No. 7. - P. 765-770. - DOI: 10.1134/S1068162012070175.
28. Trofimova, E. G. Scaling of the mechanochemical process of production of silicon chelates / E. G. Trofimova, E. M. Podgorbunskikh, T. S. Skripkina, A. L. Bychkov, O. I. Lomovsky // Bulgarian chemical communication. - 2018. - Vol. 50. - P. 45-48.
29. Wang, M. Functions of silicon in plant drought stress responses / M. Wang, R. Wang, L. A. J. Mur, J.Ruan, Q. Shen, S. Guo // Horticulture research. - 2021. - No. 1. - 254 p. - DOI: 10.1038/s41438-021-00681-1.
30. Zahedi, S. M. Selenium and silica nanostructure-based recovery of strawberry plants subjected to drought stress / S. M. Zahedi, F. Moharrami, S. Sarikhani, M. Padervand // Scientific reports. - 2020. - No. 1 - 17672. - DOI: 10.1038/s41598-020-74273-9.
31. Aeby, H. Catalase in vitro / H. Aeby // Methods in enzymology. - 1984. - No. 105. - P. 121-126. - DOI: 10.1016/s0076-6879(84)05016-3.

Авторы:

1. Амброс Елена Валерьевна, канд. биол. наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Центральный сибирский ботанический сад» Сибирского отделения Российской академии наук.
2. Коляда Анна Алексеевна, инженер-исследователь, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Центральный сибирский ботанический сад» Сибирского отделения Российской академии наук.
3. Панова Ульяна Леонидовна, инженер-исследователь, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Центральный сибирский ботанический сад» Сибирского отделения Российской академии наук.