Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2020, T. 493, № 1, стр. 404-407

Стимулирующая предпосевная обработка семян известна достаточно давно [1, 2]. При этом наблюдаются эффекты, которые не всегда воспроизводятся. Неустойчивость стимулирующих эффектов объясняли погодными условиями, качеством семян и т.д., но в целом причины этого понятны не были.

Можно предположить, что небольшая величина эффектов при стимулирующей обработке семян и их невоспроизводимость обусловлены действием веществ-стимуляторов на фоне угнетающего воздействия на семена поступающих в них из почв аллелотоксинов [3, 4]. Как следствие, в зависимости от величины угнетающего действия аллелотоксинов стимулирующее влияние проявляется в различной степени.

Ранее было показано, что защита семян от ингибирующего действия аллелотоксинов сорбционными препаратами сама стимулирует их развитие, а также обеспечивает значительное повышение эффективности использования некоторых препаратов, содержащих вещества-стимуляторы [5, 6]. При этом было показано [6], что из почвы в прорастающие семена поступают не только аллелотоксины, но и биологически активные вещества (БАВ), которые необходимы для их развития, а закрепление этих БАВ на сорбентах замедляет развитие семян. Поэтому в сорбционный препарат была введена добавка автолизата пивных дрожжей (АПД), содержащего большой набор разнообразных БАВ (витамины, ферменты, аминокислоты и т.д.), которые должны были блокировать сорбционные центры сорбента, способные закреплять, БАВ, поступающие в семена из почвы. Тем самым снималось негативное действие сорбционных препаратов на прорастание семян.

Целью работы являлась проверка перспективности применения сорбционных препаратов совместно с гормонами роста растений, их аналогами и стимуляторами роста растений широкого спектра действия для стимуляции роста проростков семян.

В экспериментах использовали семена яровой пшеницы (Triticum) урожая 2018 г. сорт “Лиза”.

Проращивали семена в образцах окультуренной дерново-подзолистой глубокоподзолистой глубокопахотной легкосуглинистой почвы (а) на покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциалом после картофеля (Чашниково, Московская область), дерново-неглубокоподзолистой освоенной глубокопахотной легкосуглинистой почвы (б) на покровных суглинках, подстилаемых мореной, залежь с 2015 г. (Чашниково, Московская область) и в образцах агродерново-глубокоподзолистой супесчаной на водно-ледниковых (древнеозерных) отложениях почвы (в), подстилаемой с глубины 92 см бескарбонатными лёссовидными (покровными) суглинками после картофеля (окрестности поймы р. Яхрома, Московская область).

Для защитного действия семян от почвенных аллелотоксинов использовали гумат калия (Г), произведенный ООО НВЦ “Агротехнологии” (Россия) из бурого угля, и бентонит кальция (БК) по ОСТ 18-49-71 (Россия). Для блокирования активных центров глино-гумусового комплекса, способных поглощать БАВ, поступающие из почвы в семена, использовали АПД, произведенный ООО “Биотех плюс” (Россия). Применяли суспензии сорбционного препарата, содержащие БК – 40 г/л, Г – 10 г/л, АПД – 12 г/л.

В качестве биологически активных веществ к сорбционным препаратам добавляли: гиббереллин  (90%-ный)  в  концентрации  40–140  мг/л, 3-индолилуксусную кислоту в концентрации 50–240 мг/л, кинетин в концентрации 20–120 мг/л, 6-бензиламинопурин в концентрации 25–100 мг/л, форхлорфенурон в концентрации 20–120 мг/л, брассинолид, содержащий 0.1% брассиностероидов в концентрации 20–500 мг/л, диэтиламиноэтилгексаноат в концентрации 40–320 мг/л, триаконтанол в концентрации 20–120 мг/л и парааминобензойную кислоту (ПАБК) в концентрации 400–1500 мг/л.

Обработку семян проводили полусухим способом при расходе 40 л раствора на тонну семян.

Для повышения воспроизводимости получаемых данных изучали изменение интегральной длины проростков 7.5 г семян (∼200 шт.), которую определяли, используя экспресс-метод, основанный на существовании линейной зависимости между насыпным объемом проросших семян в воде и длиной их проростков [7].

Применяли шестикратную повторность с последующей статистической обработкой результатов. В связи с использованием в одном опыте 1000–1200 семян удавалось минимизировать ошибку, связанную с разнокачественностью семян до 7%.

Предварительно проведенные эксперименты по предпосевной обработке семян растворами, содержащими только изучаемые индивидуальные гормоны роста растений, показали, что величина стимуляции этими растворами не превышает 5–8%, а в некоторых случаях ее не удавалось обнаружить.

При введении гормонов роста растений в раствор сорбционного препарата (БК-Г-АПД) эффективность применения многих гормонов резко возросла (рис. 1–4).

Рис. 1.

Влияние содержания 6-бензиламинопурина в суспензии бентонита (40 г/л) с гуминовым препаратом (10 г/л) и АПД (12 г/л) на прорастание семян яровой пшеницы сорт “Лиза” и на развитие их проростков в дерново-подзолистой почве (а).

Рис. 2.

Влияние содержания гиббереллина в суспензии бентонита (40 г/л) с гуминовым препаратом (10 г/л) и АПД (12 г/л) на прорастание семян яровой пшеницы сорт «Лиза» и развитие их проростков в дерново-подзолистой почве (б).

Рис. 3.

Влияние содержания парааминобензойной кислоты (ПАБК) в суспензии бентонита (40 г/л) с гуминовым препаратом (10 г/л) и АПД (12 г/л) на прорастание семян яровой пшеницы сорт “Лиза” и развитие их проростков в дерново-подзолистой почве (а).

Рис. 4.

Влияние содержания биологически активных веществ (1 – брассинолид; 2 – диэтиламиноэтилгексаноат; 3 – 3-индолилуксусная кислота) в суспензии бентонита (40 г/л) с гуминовым препаратом (10 г/л) и АПД (12 г/л) на прорастание семян яровой пшеницы сорт “Лиза” и развитие их проростков в дерново-подзолистой почве (в).

Хорошо видно, что стимуляция при подобном применении 6-бензиламинопурина увеличивается с 8 до 47% (рис. 1), гиббереллина – с 5 до 23% (рис. 2), парааминобензойной кислоты – с 5 до 32% (рис. 3), брассинолида – с 0 до 20% (рис. 4). При этом интервал концентраций высокой эффективности применения этих гормонов был достаточно узок.

В тоже время не было отмечено стимуляции при использовании диэтиламиноэтилгексаноата (рис. 4), а также кинетина и форхлорфенурона. При использовании гормона ауксиновой природы (3-индолилуксусной кислоты) отсутствие стимуляции при малых концентрациях сменялось заметным ингибированием (рис. 4).

Большинство из полученных результатов были вполне предсказуемы. Так трудно было ожидать высоких стимулирующих эффектов при любых применяемых концентрациях 6-бензиламинопурина, гиббереллина, парааминобензойной кислоты и брассиностероидов. Это связано с тем, что для растений играет важную роль не увеличение концентрации какого-либо одного гормона, а сбалансированность концентраций гормонов и других БАВ в растениях и их отдельных органах [8]. По-видимому, по этой же причине не все изученные препараты оказывали стимулирующее действие на прорастание семян. Если их наличие в растении после поступления необходимых для развития семян БАВ из почвы находилось на близком к оптимальному уровне, то дополнительное введение растительных гормонов уже не могло оказывать стимулирующего действия.

Однако было непонятно, почему вещества, относящиеся к группе цитокининов (6-бензиламинопурин, кинетин и форхлорфенурон), оказывают столь разное воздействие на прорастание семян.

При изучении влияния триаконтанола в составе сорбционного препарата для обработки семян и их проращивании в дерново-подзолистой почве (в) была отмечена стимуляция ∼17% при концентрации триаконтанола в растворе 40 мг/л. Однако вызвал вопрос процесс приготовления триаконтанола для его растворения в воде. Для этого 1 часть триаконтанола смешивали с 3 частями Полисорбата-20 и 9 частями воды. Таким образом, приготовленный раствор содержал в 3 раза больше Полисорбата-20, чем триаконтанола. Проведенная проверка показала, что именно добавление к сорбционному препарату Полисорбата-20, а не триаконтанола обеспечивает эффект стимуляции. Причем введение в сорбционный препарат Полисорбатов 60 или 80 не приводило к стимуляции.

Объяснить причины наблюдаемого явления достаточно сложно, так как оно может быть связано с изменением числа и качества активных центров в сорбционном препарате при взаимодействии с ним Полисорбата-20, который является поверхностно-активным веществом. Однако нельзя исключить более равномерного покрытия семян сорбционным препаратом при введении в него Полисорбата-20 и снижения возможности поступления в семена почвенного раствора, содержащего аллелотоксины, через дефекты в сорбционном барьере, создаваемом вокруг семян.