ВПЛИВ ОБРОБКИ НАСІННЯ МЕТАБОЛІЧНО АКТИВНИМИ РЕЧОВИНАМИ НА ФОТОСИНТЕТИЧНУ ПРОДУКТИВНІСТЬ ПРОРОСТКІВ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) ЗА МОДЕЛЮВАННЯ ВОДНОГО ДЕФІЦИТУ

Юлія Миколаївна Паливода; Валентина Миколаївна Гавій

doi:10.32845/agrobio.2022.3.7

Юлія Миколаївна Паливода https://orcid.org/0000-0001-6544-3441
Валентина Миколаївна Гавій https://orcid.org/0000-0002-2804-0456

DOI: https://doi.org/10.32845/agrobio.2022.3.7

Ключові слова: пшениця м’яка, метаболічно активні речовини, ПЕГ 6000, площа асиміляційної поверхні, хлорофіл a і b.

Анотація

Пшениця, одна з найважливіших сільськогосподарських культур у світі, виробництво якої є важливим для людства. В Україні серед зернових культур Triticum aestivum L. належить перше місце. Вона займає понад 6 млн га, що становить понад 22 % усіх посівних площ зернових культур. Серед усіх природних чинників, які негативно впливають на фізіологічні процеси росту і розвитку пшениці та призводять до зниження урожайності, є водний дефіцит, спричинений посухою. Питання щодо вивчення посухостійкості зернових культур, є актуальними, оскільки вони орієнтовані на вивчення реакцій рослин на водний стрес та впровадження методів підвищення стійкості рослин до посухи. Одним з таких методів є застосування метаболічно активних речовин, що підвищують стійкість зернових культур до різних несприятливих факторів, в тому числі і до посухи. Метаболічно активні речовини входять до складу багатьох стимуляторів росту та інших препаратів для рослин. Щороку вивчають нові властивості метаболічно активних речовин та їхні перспективи щодо подальшого застосування. Використання метаболічно активних речовин дає змогу краще розкрити потенціал рослини, підвищити стресостійкість і в результаті збільшити продуктивність сільськогосподарських культур. У статті наведено порівняльну характеристику впливу метаболічно активних речовин та їх комбінацій на формування асиміляційної поверхні, вміст зелених фотосинтетичних пігментів у проростках пшениці м’якої в умовах водного дефіциту, змодельованого за допомогою ПЕГ 6000. Встановлено, що попередня обробка насіння розчинами параоксибензойної кислоти (ПОБК), убіхінону – 10, магній сульфату (MgSO4) та комбінацією вітамін Е + параоксибензойна кислота (ПОБК) + метіонін + магній сульфат (MgSO4) сприяє збільшенню площі асиміляційної поверхні проростків пшениці на 17,7 %, 16,5 %, 16,2 % та 12,1 % відповідно, порівняно з площею асиміляційної поверхні проростків, насіння яких знаходилося в умовах водного дефіциту, змодельованого за допомогою ПЕГ 6000. Обробка насіння розчином убіхінону – 10 та комбінацією вітамін Е + убіхінон – 10 стимулювали синтез хлорофілу у листках пшениці на 14,4 % та 15,4 % відповідно, порівняно з групою рослин, насіння яких пророщували в умовах уповільненого надходження води. Обробка насіння метаболічно активними речовинами сприяє збереженню оптимальної обводненості тканин за рахунок посилення ксероморфності листків та може бути використана як елементи технології вирощування зернових культур в умовах водного дефіциту.

Посилання

1. Ali, Q., Javed, M., Haider, M., Habib, N., Rizwan, M., Perveen, R., Ali, S., Alyemeni, M., El-Serehy, H. & Al-Misned, F. (2020) α-Tocopherol foliar spray and translocation mediates growth, photosynthetic pigments, nutrient uptake, and oxidative defense in Maize (Zea mays L.) under drought stress. Agronomy. Vоl. 10, No. 9, Р.1235.
2. Barkosky, R.R. & Einhellig, F.A. (2003) Allelopathic interference of plant water relationships by para-hydroxybenzoic acid. Botanical Bulletin of Academia Sinica., 44, 53–58
3. Chornyi, S.H. (2020). Osnovy ahronomichnoi khimii: navchalnyi posibnyk [Fundamentals of agronomic chemistry: a textbook]. MNAU, Mykolaiv, 284 (in Ukrainian)
4. Derzhavnyi reiestr sortiv roslyn, prydatnykh dlia poshyrennia v Ukraini na 2022 rik [State register of plant varieties suitable for dissemination in Ukraine] (2022) (Chynnyi vid 2022-09-08). Vyd. ofits. Kyiv. 526. (in Ukrainian)
5. Flexas, J. & Medrano, H. (2002) Energy dissipation in C3 plants under drought. Funct. Plant Biology, 29(10), 1209–1215.
6. Guo, W., Chen, S., Hussain, N., Cong, Y., Liang, Z. & Chen, K. (2015) Magnesium stress signaling in plant: just a beginning. Plant Signal Behav., 10(3), Article: e992287
7. Hildebrandt, T.M., Nunes-Nesi, A., Araújo, W.L. & Braun, H.P. (2015) Amino Acid Catabolism in Plants. Mol Plant. Vol 8(11). Р.1563–79.
8. Jia, P., Melnyk, A. & Zhang, Z. (2022). Differential adaptation of root and shoot to salt stress correlates with antioxidant capacity in mustard. Pakistan journal of botany, 54(6), 2001–2011 doi: 10.30848/PJB2022-6(32)
9. Jia, P., Melnyk, A., Li L., Kong, X., Dai, H., Zhang, Z. & Butenko, S. (2021). Effects of drought and rehydration on the growth and physiological features of mustard seedlings. Journal of Central European Agriculture, 22(4), 836–847 doi: 10.5513/JCEA01/22.4.3246.
10. Jia, P., Melnyk, A., Zhang, Z., Butenko, S. & Kolosok, V. (2021). Effects of seed pre-treatment with plant growth compound regulators on seedling growth under drought stress. Agraarteadus, 32(2), 251–256 doi: 10.15159/jas.21.35.Khayatnezhad, M. & Gholamin, R. (2012) The effect of drought stress on leaf chlorophyll contentand stress resistance in maize cultivars (Zea mays). African Journal of Microbiology Research, 6 (12), 2844–2848.
11. Kolupaiev, Yu.Ye. (2010) Osnovy fiziolohii stiikosti roslyn: Kurs lektsii [Basics of physiology of plant resistance: Course of lectures]. Kharkiv. 121 (in Ukrainian).
12. Koziuchko, A. & Havii, V. (2020) Efektyvnist vplyvu peredposivnoi obrobky nasinnia metabolichno aktyvnymy rechovynamy ta rehuliatorom rostu roslyn «vympel» na asymiliatsiini protsesy soi sortu annushka u fazi tsvitinnia Roslyn [The effectiveness of the influence of pre-sowing treatment of seeds with metabolically active substances and plant growth regulator «Pennant» on the assimilation processes of Annushka soybeans in the flowering phase of plants]. Zbirnyk naukovykh prats ΛΌHOΣ. Tom 2. 82–85. (in Ukrainian).
13. Koziuchko, A.H., Havii, V.M. & Kuchmenko, O.B. (2020) Vplyv peredposivnoi obrobky nasinnia metabolichno aktyvnymy rechovynamy na okremi fiziolohichni pokaznyky soi sortu Annushka ta yii produktyvnist [The effect of pre-sowing treatment of seeds with metabolically active substances on certain physiological indicators of Annushka soybean and its productivity]. Naukovi zapysky Ternopilskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Ser. Biolohiia. Ternopil : TNPU im. V. Hnatiuka, 1–2 (79), 84–90. doi: 10.25128/2078-2357.21.4.11 (in Ukrainian).
14. Liu, M. & Lu, S. (2016) Plastoquinone and Ubiquinone in Plants: Biosynthesis, Physiological Function and Metabolic Engineering. Front Plant Sci., 7, 1898.
15. Maltseva, N.M., Haievskyi, A.P. & Derevianko, K.Iu. (2011) Vplyv biolohichno aktyvnykh rechovyn ta yikh kompozytsii na vmist fotosyntetychnykh pihmentiv u lystkakh ozymoi pshenytsi v umovakh defitsytu fosforu [The influence of biologically active substances and their compositions on the content of photosynthetic pigments in winter wheat leaves under conditions of phosphorus deficiency]. Fyzyolohyia y byokhymyia kult. Rastenyi, 43(5), 403–411. (in Ukrainian).
16. Morhun, V.V., Hryhoriuk, I.P. & Nyzhnyk, T.P. (2002) Pihmentnyi fond khloroplastiv v lystkakh sortiv za umov posukhy ta obrobky polistymulinom K [The pigment fund of chloroplasts in the leaves of cultivars under conditions of drought and treatment with polystimulin K]. Naukovi zapysky Ternopil. ped. un-tu. Ser. Biolohiia, 3, 180–186. (in Ukrainian).
17. Nardi, S., Pizzeghello, D., Schiavon, M. & Ertani, A. (2016) Plant biostimulants: physiological responses induced by protein hydrolyzed-based products and humic substances in plant metabolism. Sci. agric. (Piracicaba, Braz.), 73(1), 18–23
18. Palyvoda, Iu.M., Havii, V.M. & Kuchmenko, O.B. (2021) Fizioloho-biokhimichni pokaznyky prorostkiv pshenytsi miakoi (Triticum aestivum L.) pry modeliuvanni vodnoho defitsytu za dii metabolichno aktyvnykh spoluk [Physiological and biochemical indicators of common wheat seedlings (Triticum aestivum L.) in the simulation of water deficit under the action of metabolically active compounds]. Naukovi zapysky Ternopilskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Ser. Biolohiia. Ternopil: TNPU im. V. Hnatiuka, 3(81), 44–54. doi: 10.25128/2078-2357.21.3.7 (in Ukrainian).
19. Pochynok, Kh.N. (1976). Metody biokhimichnoho analizu Roslyn [Methods of biochemical analysis of plants]. Naukova dumka, Kyiv, 336 (in Ukrainian)
20. Pykalo, S.V., Demydov, O.A., Yurchenko, T.V., Prokopik, N.I. & Kharchenko, M.V. (2019) Porivnialna otsinka metodiv vyznachennia posukhostiikosti sortiv pshenytsi miakoi ozymoi [Comparative assessment of methods for determining drought tolerance of soft winter wheat varieties]. Science Rise: Biological Science, 4, 19, 17–21 (in Ukrainian).
21. Sattler, S.E., Gilliland, L.U., Magallanes-Lundback, M., Pollard, M. & Della Penna, D. (2004). Vitamin E Is Essential for Seed Longevity and for Preventing Lipid Peroxidation during Germination. The Plant Cell., 16, 1419–1432.
22. Seldymyrova, O.A. (2019) Testyrovanye selektyvnыkh ahentov dlia otsenky yarovoi miahkoi pshenytsы na ustoichyvost k zasukhe [Testing of selective agents for evaluation of spring soft wheat for drought resistance]. Ekobyotekh, 2(1), 51–62 (in Russian).
23. Shadchyna, T.M., Huliaiev, B.I. & Kirizii, D.A. (2006) Rehuliatsiia fotosyntezu i produktyvnist roslyn: fiziolohichni ta ekolohichni aspekty [Regulation of photosynthesis and plant productivity: physiological and ecological aspects]. Fitosotsiotsentr, Kyiv, 384 (in Ukrainian).
24. Shin, Y.K., Bhandari, S.R., Jo, J.S., Song, J.W. & Lee, J.G. (2021) Effect of Drought Stress on Chlorophyll Fluorescence Parameters, Phytochemical Contents, and Antioxidant Activities in Lettuce Seedlings. Horticulturae, 7, 238
25. Shmatko, Y.H., Hryhoriuk, Y.A. & Shvedova, O.E. (1989) Ustoichyvost rastenyi k vodnomu y temperaturnomu stressam [Resistance of plants to water and temperature stress]. Nauk. dumka, Kyev, 224 (in Russian).
26. Sokolovska-Serhiienko, O.H. & Stasyk, O.O. (2008) Osoblyvosti reaktsii fotosyntetychnoho aparatu kontrastnykh za posukhostiikistiu sortiv ozymoi pshenytsi na gruntovu posukhu [Peculiarities of the reaction of the photosynthetic apparatus of winter wheat varieties contrasting in terms of drought resistance to soil drought]. Visnyk. Ukr. tov-va henetykiv i selektsioneriv, 6(1), 137–144 (in Ukrainian).
27. Terek, O.I. (2007). Rist roslyn: navchalnyi posibnyk [Plant growth: a study guide]. Vyd-vo Lvivskoho natsionalnoho universytetu imeni Ivana Franka, Lviv, 248 (in Ukrainian).
28. Yeshchenko, V.O., Kopytko, P.H. & Opryshko V.P. (2005) Osnovy naukovykh doslidzhen v ahronomii [Fundamentals of scientific research in agronomy]. Diia, Kyiv, 288 (in Ukrainian).
29. Zabolotna, A.V., Zabolotnyi, O.I., Rozborska, L.V., Zhyliak, I.D. & Datsenko, A.A.. (2021) Vmist pihmentiv i chysta produktyvnist fotosyntezu kukurudzy za vykorystannia rehuliatoriv rostu roslyn [Pigment content and net photosynthetic productivity of maize using plant growth regulators]. Visnyk Sumskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Seriia «Ahronomiia i biolohiia», 4 (46), 9–15. (in Ukrainian).
30. Zaefyzadeh, M., Quliyev, R.A., Babayeva, S.M. & Abbasov, M.A.( 2009) The Effect of the Interaction between Genotypes and Drought Stress on the Superoxide Dismutase and Chlorophyll Content in Durum Wheat Landraces. Turk J Biol., 33, 1–7.
31. Zhuk, O.I. (2011) Formuvannia adaptyvnoi vidpovidi roslyn na defitsyt vody.[Formation of adaptive response of plants to water deficit]. Fyzyolohyia y byokhymyia kult. Rastenyi, 43(1), 26–37 (in Ukrainian).
32. Zlobin, Yu.A. (2004) Kurs fiziolohii i biokhimii roslyn: pidruchnyk [Course of physiology and biochemistry of plants: textbook]. VTD «Universytetska knyha», Sumy, 464. (in Ukrainian).