Влияние хлоридного засоления на некоторые физиологические, биохимические и цитологические показатели в меристеме корней проростков пшеницы

автор: Рябчиков Василий Владимирович 11 класс

Руководитель: Юрченко Ирина Алексеевна педагог ГБОУ РО «Орловский казачий кадетский корпус»

Влияние хлоридного засоления на некоторые физиологические, биохимические и цитологические показатели в меристеме корней проростков пшеницы

ГБОУ РО «Орловский казачий кадетский корпус»

Влияние хлоридного засоления на некоторые физиологические, биохимические и цитологические показатели в меристеме корней проростков пшеницы.

Подготовил:

Кадет 11 класса 

Рябчиков В.В.

Научный руководитель: 

Дворникова М.В.

П. Орловский, 2021

                                                                           Оглавление

1.Введение                                                                                                        3

2.Теоретическая часть                                                                                     3

3.Практическая часть                                                                                       4

4.Заключение                                                                                                    7

     Список литературы                                                                                     8

• Введение

На протяжении всей истории развития сельскохозяйственных  наук большое внимание уделялось растениям, произрастающим в неблагоприятных условиях окружающей среды. Одним из губительных стрессирующих факторов, ограничивающих рост и продуктивность растений, является засоление.

Согласно современным данным, общая площадь засоленных почв в мире составляет более 950 млн. га: в том числе в Европе 50 804 тыс. га. История научного изучения засоленных почв в России началась в начале 20 века. Особо следует подчеркнуть роль В.А. Ковды, работы которого актуальны и в настоящее время. Орловский  район расположен на стыке двух почвенных зон — черноземной и каштановой. Значительная часть почв имеет переходный характер. Основными чертами почвенного покрова Орловского района является его комплексность, слабая гумусированность, сравнительно небольшая мощность почвенного профиля и заметное распространение солонцов и солонцеватых почв.

2.Теоретическая часть

Засоленность почв – один из основных признаков неблагополучного состояния земель, этот фактор присутствует практически во всех природных зонах, но господствует в зонах степей, полупустынь и пустынь, при этом в разных регионах засоленные почвы существенно различаются, а следовательно имеются различия в их освоении и влиянии на рост и продуктивность растений, в том числе и на сельскохозяйственные культуры. Этот природный фактор наносит больший ущерб народному хозяйству, чем засуха и гибель озимых посевов, связано это с тем, что засухи или массовая гибель озимых проявляется периодически, а засоление действует на растение постоянно. 

Адаптация растений к неблагоприятным факторам среды и засолению в частности, является сложным интегральным процессом, протекающим на всех уровнях структурной организации растений и затрагивающим все функции растения. 

В последнее время в литературе, появилось значительное количество работ по влиянию засоления на образование активных форм кислорода в клетках. Известно, что засоление среды вызывает в растении осмотический стресс, в ответ на который в организме развивается целый спектр реакций, приводящих к образованию веществ, препятствующих потере воды клетками. Вместе с тем стрессовые явления разной природы, в том числе и засоление, вызывают образование АФК, что в свою очередь приводит к перекисному окислению липидов (ПОЛ). АФК постоянно образуются в растительных и животных клетках в реакциях и процессах, в которых участвует молекулярный кислород. Однако при неблагоприятных, стрессовых для клетки условиях содержание АФК начинает быстро увеличиваться и развивается окислительный стресс. В результате контакта растительных клеток с АФК происходят разрушение мембран, повреждение белков и деградация хлорофилла. Несмотря на имеющиеся в литературе данные, изучение влияния засоления на цитофизиологические и биохимические процессы в растении на этапе прорастания семян, продолжает оставаться актуальным. В связи с этим нами проводилась работа по изучению влияния засоления на некоторые морфологические, цитофизиологические и биохимические показатели проростков. 

3.Практическая часть

Объектом исследования служили семена пшеницы сорта «Донская» урожая 2019 года, выращенные на слабозасоленных почвах. Семена проращивали на растворах 0,1 М NaCl и 0,2 M NaCl в чашках Петри при температуре 250С. Эти концентрации соответствуют слабому и сильному уровням засоления. Контролем служили семена, замоченные в дистиллированной воде. Анализы проводили с проростками трехдневного возраста. Начало митотической активности меристемы определяли на временных давленых препаратах, начиная с 10 часов проращивания. Кончики корешков проростков (меристему) окрашивали ацетокармином. Активность пероксидазы определяли по методу Покровского в модификации А.И. Лукаша и др. (1996). 

Проведенные исследования показали, что при засолении в концентрации 0,1 М NaCl всхожесть и энергия прорастания снижаются по сравнению с контролем незначительно. На контроле всхожесть составила 97 %, энергия прорастания – 98 %; при засолении 0,1 М NaCl всхожесть – 94 %, энергия прорастания – 94 %. Засоление 0,2 М NaCl вызвало более значительное снижение всхожести и энергии прорастания – 64 % и 66 % соответственно. 

Кроме того, показано, что размеры побегов и корней под влиянием засоления также уменьшаются, причем при уровне засоления 0,2 М NaCl в значительно большей степени. На контроле (дистиллированная вода) средняя длина побега составила – 8,4 см, длина корня – 10,1 см, количество боковых корней – 4. При засолении 0,1 М NaCl длина побега – 4,6 см, длина корня – 6,1 см, количество корешков – 4,1. В варианте с засолением 0,2 М NaCl наблюдалось более значительное угнетение ростовых процессов. Все названные параметры проростков уменьшились почти в 2 раза. 

Влажность проростков в наших опытах характеризовалась следующими величинами: в корнях на контроле она составила 90,1 %, при засолении 0,1 М NaCl – 83 %, при высоком уровне засоления (0,2 М NaCl) – 76 %, в побегах 85 %, 82 % и 74 % соответственно. 

Данные о влиянии засоления на инициацию митозов в прорастающих семенах представлены в табл. 1. 

Таблица 1 

Влияние засоления субстрата на начало митозов в корешках проростков пшеницы 

  Возобновление митотической деятельности меристемы на контроле у данного сорта пшеницы начинается с 14 ч после начала проращивания. При концентрации соли в субстрате – 0,1 М NaCl время начала первых митозов увеличилось на 1 час. При моделировании достаточно высокого уровня засоления (0,2 М NaCl) митотическая деятельность в меристеме началась после 20 часов с момента замачивания семян. 

Как было сказано выше, нами изучалась активность пероксидазы в проростках пшеницы при различных уровнях засоления. 

В табл. 2 представлены результаты этого исследования. 

 Таблица 2 

Активность пероксидазы в тканях проростков пшеницы (Е/мг) 

Как видно из таблицы активность пероксидазы возрастает с повышением концентрации соли в растворе. Следует отметить, что активность этого фермента в проростках даже на контроле была достаточно высокой. Вероятно это связано с тем, что почва, на которой был собран этот урожай пшеницы, имела слабый уровень засоления, а следовательно, уже при наливании колоса и созревании семян в растении накапливались АФК, которые оказали губительное действие на созревшее семя. Впоследствии при проращивании на растворах солей концентрация АФК в клетках увеличивалась и, как следствие, активность фермента возрастала. 

4.Заключение

Таким образом, моделируемое нами засоление в концентрациях 0, 1 М и 0,2 М вызывало снижение всхожести и энергии прорастания, что нашло выражение в уменьшении длины побегов и корней проростков. С увеличением концентрации раствора, угнетающее действие соли усиливалось. Засоление также тормозило возобновление митотической активности в корешках проростков пшеницы, с возрастанием уровня засоления тормозящее действие соли усиливалось. Влажность отдельных частей проростков под действием засоления уменьшалась. 

Опыты по влиянию засоления на активность пероксидазы, как компонента антиоксидантной системы, показали, что уже слабый уровень засоления (0,1 M NaCl) вызывал увеличение активности этого фермента, при засолении 0,2М NaCl активность фермента возрастала по сравнению с контролем почти вдвое.

В связи с полученными результатами нам представляется, что подобные исследования являются перспективными, так как повышение активности антиоксидантных процессов является одним из факторов, влияющих на устойчивость растений к стрессовым воздействиям вообще и к засолению в частности. 

 Список литературы: 

1. Галактионова М.В., Луценко Э.К. Митотическая активность и неко-

торые физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы при со-

левом стрессе // Экология и природопользование. Материалы научной кон-

ференции факультета биологических наук ЮФУ. – 2012. – С. 31-34. 

2. Кабузенко С.Н., Горшенков А.В., Володькина Л.С. Влияние хлорид-

ного засоления и цитокинина на митотическую активность корней пшеницы 

и кукурузы // Физиол. и биохимия культурных растений. – 1995. – Т. 27, N 1-

2. – С. 31-35. 
3. Луценко Э. К., Федюкина Е. М. Функционирование меристем и нако-

пление ионов у растений при разных уровнях засоления // Известия Северо-

Кавказского научного центра высшей школы. Естественные науки. – 1987. – 

№ 3. – С. 17-18. 

4. Строгонов Б.П. Метаболизм растений в условиях засоления // 33-е 

Тимирязевское чтение. – М., 1973. – 51 с. 

5. Удовенко Г.В. Солеустойчивость культурных растений. – Л., 1977. – 

216 с.