Введение
Глава 1. Влияние стероидных гликозидов на растения
1.1 Влияние стероидных гликозидов на рост и развитие растения
1.2 Фитопротекторные свойства стероидных гликозидов
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследования
2.2 Предмет исследования
2.3 Тест-объект
2.4 Материалы исследований
2.5 Методика исследований
2. 6 Статистическая обработка данных
Глава 3. Влияние стероидных гликозидов разных концентраций на прорастание семян редиса
3.1 Результаты обработки семян растворами СГ с концентрацией 10-6%
3.2 Результаты обработки семян растворами СГ с концентрацией 10-7%
3.3 Результаты обработки семян растворами СГ с концентрацией 10-8%
Выводы
Список использованной литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
В наше время проблемы адаптации растений к различным стрессовым условиям среды являются основными в направлении физиологии растений. Накопление большого количества результатов по данному вопросу свидетельствует о немаловажной роли вторичных метаболитов в регуляции взаимодействия растений и окружающей среды. Среди всех этив веществ большую роль отводят фуростаноловым и спиростаноловым стероидным гликозидам (СГ). Разнообразная биологическая активность данных веществ дала весомое основание предполагать, что действие СГ определяется универсальным антистрессовым механизмом, включающим взаимодействие с клеточными мембранами.
Повышенный интерес к этой группе соединений обуславливается их широким спектром действия на растения. СГ способны направленно регулировать отдельные этапы развития растения с целью повышения скорости его роста, усилению устойчивости к патогенам и увеличению значений урожайности с.-х. культур. Если принять во внимание весьма малый расход, низкую токсичность препаратов и их экологическую безопасность, то СГ являются весьма перспективными соединениями для сохраниения и усиления растений.
Целью данной работы было изучить способность стероидных гликозидов проявлять свои протекторные свойства по отношению к неблагоприятным условиям.
Были поставлены следующие задачи:
1. Изучить прорастание семян, предварительно обработанных в растворах стероидных гликозидов различной концентрации при нормальном и низком температурных режимах.
2. Изучить влияние стероидных гликозидов разных концентраций на скорость развития корешка проростка в двух температурных режимах (нормальном и низком).
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ СТЕРОИДНЫХ ГЛИКОЗИДОВ НА РАСТЕНИЯ
Стероидным гликозидам отводится весомая роль в развитии устойчивости растений к стрессам различного происхождения и фитопатогенам. Данная группа веществ представлена биологически активными соединениями. Их агликоны представлены сапогенинами, или их еще называют генинами – С27-стероиды с циклопентанопергидрофенантреновым скелетом и метаболически измененной боковой цепью у С–17 атома [12].
Стероидные гликозиды обладают высокой активностью, что, вероятно, обусловлено наличием в их строении двух частей – углеводной и стероидной [3]. Наличие у данных соединений способности в крайне низких концентрациях оказывать стимулирующее действие на рост и развитие растений, а так же повышать устойчивость к стрессовым условиям произрастания и увеличивать продуктивность дает основание характеризовать их как биорациональные и экологически безопасные регуляторы роста [7].
1.1 Влияние стероидных гликозидов на рост и развитие растения
Только в конце ХХ века появились сведения о ростовой активности стероидных гликозидов, до этого данная область была изучена слабо. Одни из первых исследований действия стероидных гликозидов на отрезки колеоптилей овса показали, что данные вещества способны активировать рост растяжением. Оказался интересным и тот факт, что стероидные гликозиды проявляют свою ростовую активность по отношению к растениям при намного меньших концентрациях, нежели ИУК.
Так же относительно недавно были получены сведения, что замачивание семян в растворах стероидных гликозидов низких концентраций (0,001-0,08% ) в течение суток повышает энергию прорастания и всхожесть, а так же сокращает продолжительность проращивания семян на пару дней.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследования
Объектами данного исследования послужили стероидные гликозиды: мелангозид, рустикозид и никотинозид.
СГ предоставлены НИИ биохимии АН РБ в виде спиртовых растворов в концентрации 10-2 % в рамках темы с № ГР№ 20160577 «Теоретико-практические аспекты биологической активности брассиностероидов и стероидных гликозидов на разных уровнях организации биологических систем» (задание ГПНИ на 2016-2020 годы «Химические технологии и материалы», подпрограмма «Биорегуляторы растений»).
2.2 Предмет исследования
Влияние стероидных гликозидов в различных концентрациях на всхожесть и рост семян редиса, а так же проявление их протекторной активности при пониженных температурах.
2.3 Тест-объект
За тест-объект в данном исследовании был взят редис (Raphanus sativus L.) сорта Заря. Систематическое положение культуры:
Систематическое положение культуры салат LactucasativaL.
Царство: Растения (Plantae);
Отдел: Цветковые (Magnoliophyta), или Покрытосеменные (Angiosperms);
Класс: Двудольные (Dicotyledones), или Магнолиопсиды (Magnoliopsida);
Порядок: Капустоцветные (Brassicales);
Семейство: Крестоцветные (Brassicaceae)
Род: Редька (Raphanus)
Вид: Редис (Raphanus sativus)
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СТЕРОИДНЫХ ГЛИКОЗИДОВ РАЗНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН РЕДИСА
В период прорастания редис весьма чувствителен к различным регуляторам роста, а так же и к меняющимся условиям среды. В данной работе проводилось исследование, направленное на изучение влияния стероидных гликозидов на прорастание семян в двух температурных режимах (220С и 70С).
3.1 Результаты обработки семян растворами СГ с концентрацией 10-6%
В таблице 1 представлены результаты прорастания корешков семян, обработанных растворами мелангозида, рустикозида и никотинозида в концентрации 10-6% при оптимальной и пониженной температуре. Как можно заметить, наибольшему угнетению при пониженной температуре подвергались семена, обработанные рустикозидом (на 13 %). На 10% была отмечена угнетенность семян никотинозидом. Мелангозид при низкой температуре в данной концентрации оказал наиболее слабое угнетающее действие на прорастающие семена (2%).
При температуре +220С обработка семян растворами мелангозида, рустикозида и никотинозида в данной концентрации вызывало угнетение прорастания семян (5, 5 и 8% соответственно).
ВЫВОДЫ
В ходе проведенной работы было изучено влияние СГ разных концентраций на прорастающие семена редиса (сорт Заря) в двух температурных режимах. Было выявлено следующее:
1. В концентрации 10-6% ни один из СГ не проявил благоприятного влияния на всхожесть семян ни в одном из температурных режимов. Однако было выявлено, что раствор МЗ в концентрации 10-6% повышает холодостойкость семян в сравнении с контролем (на 2%). При температуре в 220С СГ стимулировали быстрое разрастание корня редиса в длину – мелангозид на 55%, рустикозид на 62% и никотинозид на 66%.
При пониженной температуре все три раствора СГ в данной концентрации оказали угнетающее действие.
2. При обработке семян растворами СГ с концентрацией 10-7% было выявлено, что при 220С рустикозид не оказал никакого влияния на всхожесть семян редиса, в то время как никотинозид и мелангозид ее угнетали. При проращивании обработанных семян при пониженных температурах рустикозид повышал число пророщенных семян на 21%. Мелангозид так же оказал стимулирующее влияние – значения повысились на 9%. Рустикозид в данной концентрации повысил холодоустойчивость семян редиса на 21%, мелангозид - на 11%.
Наибольшим стимулирующим эффектом для роста корней в данной концентрации обладал рустикозид. При температуре 220С средняя длина корешков была на 29% больше, нежели в контроле.
Рустикозид при температуре в 70С оказал благоприятное влияние не только на прорастание семян, но и на рост корешков проростков (среднее значение длины увеличилось на 11%).
3. В концентрации 10-8% все три раствора СГ незначительно повысили число проросших семян при температуре 220С. При температуре 70С рустикозид продемонстрировал потекторные свойства от низких температур, и число проростков среди семян редиса, обработанных РЗ в концентрации 10-8%, поднялись на 1,7%.
Однако все три СГ в данной концентрации снизили холодостойкость семян. Рустикозид и никотинозид незначительно (1% и 0,9% соответственно), а у семян, обработанных мелангозидом, холодостойкость упала на 11,9%.
Наибольшее стимулирующее влияние на рост корня проростков при температуре 220С оказал рустикозид (увеличил на 59%).
При пониженной температуре рустикозид проявил себя как протектор для прорастающих семян, но еще и весьма благоприятно повлиял на длину корешков проростков редиса (значения возросли на 57%).
4. Основываясь на полученных в ходе эксперимента данных, впервые было выявлено, что рустикозид в низких концентрациях (10-7% и 10-8%) благоприятно влияет на развитие проростков редиса при температуре 220С, а так же способствует адаптации семян к пониженным температурам, что, вероятно, может в дальнейшем использоваться как стимулятор и протектор для выращивания сельхоз культур.
1. Sauvaire, Y. Antimicrobial activities of saponin-rich guar meal extract / Y. Sauvaire [et al.] // Adv. in Exp. Med. and Biol. N.Y.–London: Plenum Press. – 1996. – Vol. 405. – P. 37—46.
2. Vasil'eva, I.S. Steroid furostanol glycosides: A new class of natural adaptogenes (review) / I.S. Vasil'eva [et al.] // Applied Biochemistry and Microbiology. – 2009. – Vol. 45, № 5. – P. 463-472.
3. Васильева, И.С. Стероидные гликозиды растений и культуры клеток диоскореи, их метаболизм и биологичская активность / И. С. Васильева, В. А. Пасешниченко // Успехи биологической химии. – 2000 г. – Т. 40. – С. 153-204.
4. Волынец, А. П. Стероидные гликозиды как антигрибные вещества и регуляторы продуктивности растений. Стратегия и тактика экономически целесообразной адаптивной интенсификации земледелия: Материалы Международной научно-практической конференции. В 2-х тт. / Под общ. ред. доктора с.-х. наук Кадырова М.А. - Минск, 2004. – Том 1. – с 78.
5. Жосан, С. А. Влияние препаратов стероидных гликозидов на рост, фотосинтетическую деятельность и продуктивность сортов озимого ячменя в посевах / С. А. Жосан, А. И. Дерендовская // Регуляция роста, развития и продуктивности растений : материалы V Международной научной конференции/ - Минск: Право и экономика. 2007. - С. 68
6. Зайцева, Н.В. Влияние регуляторов роста природного происхождения на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных растений в неблагоприятных условиях возделывания: диссертация на соискание доктора сельскохозяйственных наук / Н.В. Зайцева. –Нерюнгри, 1999. – 160 с.
7. Кинтя, П.К. Природные биорегуляторы стероидного типа // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. Ч. 1,- М, 1993.- С.97.
8. Корлэтяну, Л. Применение природных биорегуляторов для повышения жизнеспособности семян овощных культур после длительного хранения // Biology. – 2007. – Vol. 1. – P. 149-153.
9. Лукоянова, М.А. Антибактериальная активность дельтозида / М.А. Лукоянова, В.А. Пасешниченко, В. А. Ермаченко // ДАН СССР. – 1978. – Т. 239. – С. 736—739.
10. Максимовских, С.Ю. Эфективность применения стероидных гликозидов на картофеле в условиях Курганской площади / С.Ю. Максимовски// Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2010. - Барнаул: ФГБОУ ВО АГАУ. – Т. №6. – С. 17-22.
11. Поликсенова, В.Л. Индуцированная устойчивость рстений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам. // Вестник БГУ. – 2009. – Т. 2. – С. 48-60.
12. Ханды, М.Т. Особенности образовании стероидных гликозидов к культурах клеток Dioscorea deltoidea, Tribulus terrestris и Trigonella foenum-graecum: диссертация на соискание кандидата биологических наук / М.Т. Ханды. - Москва, 2016. – 146 с.
13. Шуканов, В.П. Гормональная активность стероидных гликозидов растений / В.П. Шуканов, А.П. Волынец, С. Н. Полянская. – Минск: Беларус. Навука, 2012. – 244 с.
14. Шуканов, В.П. К механизму действия стероидных соединений на растения/В. П. Шуканов // Регуляция роста, развития и продуктивности растений. - 1999.- С.129.
