Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p158.htm
ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси. 220072, Беларусь, Минск,
ул .Академическая, 27, E-mail: kabashnikova@mail.ru
2 РУП «Институт системных исследований в АПК НАН Беларуси», 220108, Беларусь, Минск,
ул. Казинца, 103, E-mail: tengr@yandex.ru
Эффективным и наукоемким способом повышения посевных качеств семян является использование стимулирующих факторов физической природы, в частности низкоинтенсивных микроволновых полей (НМП). В зависимости от особенностей структуры биологического объекта, подвергшегося воздействию микроволновой энергией на фиксированной частоте, при определенном уровне мощности источника и длительности излучения, результат действия может быть различным − от активизации клетки до ее угнетения и даже гибели. Это создает принципиальную возможность влияния на физиологические и биохимические процессы, протекающие в биологических объектах в очень широких пределах.
Белорусскими учеными разработан опытный образец микроволнового модуля, состоящий из микроволнового генератора трехсантиметрового диапазона (8 – 12) ГГц, накопительного бункера для семян, камеры активной зоны, источника питания и разборного каркаса.
Разработана и прошла апробацию в полевых условиях технология предпосевной обработки семян озимого и ярового рапса, льна, озимой и яровой пшеницы, тритикале, сои и др. Показано, что НМП производят стимуляцию прорастания семян, способствуют повышению урожайности и качества семян, обеспечивают снижение материально-денежных затрат в расчете на единицу продукции и интенсификацию производства.
В лабораторных исследованиях изучено влияние разных режимов обработки семян ярового и озимого рапса на их посевные качества и физиолого-биохимические параметры роста и развития 10-11-дневных проростков. Установлено стимулирующее действие предпосевной обработки НМП на посевные качества семян рапса – энергию прорастания, всхожесть, скорость потребления запасных веществ зародышем. Обнаружено увеличение на 20-40% по сравнению с контролем содержания фотосинтетических пигментов – хлорофилла (a+b) и каротиноидов в проростках рапса в пересчете на единицу площади листа, в зависимости от режима обработки. Впервые показано изменение функциональной активности цитоплазматических мембран клеток корней и листьев проростков рапса после микроволновой обработки семян, оцененной по проницаемости мембран для низкомолекулярных метаболитов и по активности Н+-АТФ-аз клеток корней. В плазматических мембранах проростков озимого и ярового рапса после воздействия НМП на семена наблюдали увеличение активности перекисного окисления липидов на 30% и выше, что свидетельствует об активации сигнальных и защитных процессов в растительных клетках.
Установлено, что дополнительная обработка НМП точек роста растений ярового рапса в фазе 5-6 хорошо развитых листьев вызывает изменение структурно-функционального состояния цитоплазматических мембран, что способствует активации выхода низкомолекулярных метаболитов из растительных клеток.
Использование НМП для стимуляции семян обеспечило повышение урожайности рапса на 10-18% и устойчивости растений к полеганию, за счет более мощной корневой системы и толщины стебля.
Полученные данные имеют большое значение для понимания молекулярно-мембранных механизмов действия НМП на растительную клетку и создают научную основу для разработки методов ранней диагностики наиболее эффективных микроволновых воздействий. Такие методы позволяют ускорить выбор наиболее эффективных режимов и сократить сроки разработки новых технологий предпосевной обработки семян.
MOLECULAR AND MEMBRANE MECHANISMS OF LOW INTENSIVE MICROWAVE FIELDS ACTION ON PLANT CELLS
1L.F.Kabashnikova, 2Q.M. Voinov, A.A.2Golovach
1Institute of Biophysics and Cell Engineering of NAS of Belarus, E-mail : kabashnikova@mail.ru