Влияние стимулятора Mind Agro.Bio на рост и регенерацию изолированных семядолей подсолнечника
Целью нашего исследования является изучение действия препарата Mind Agro.Bio на процессы роста и регенерации, моделируемые в культуре изолированных семядолей двудольных.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изолированные семядоли подсолнечника сорта Армавирский 3497 культивировались по стандартной методике, утвержденной нашими исследователями. Изолянты раскладывались в стерильные чашки Петри на фильтровальной бумаге, смоченной 10 мл растворов препарата Mind Agro.Bio концентрацией 1 мг/л и 10 мг/л, и помещались в темный термостат при температуре 26°±1°С. Один раз в сутки чашки проветривались. Световая экспозиция при этом составляла 30 минут.
О ростовых процессах в семядолях судили по изменению их сырого веса и площади. Площадь определяли по общепринятой современной методике. Измерения размеров клеток эпидермиса, замыкающих клеток устьиц производили с помощью окуляр-микрометра на срезах, сделанных от руки и заключенных в глицерин-желатину. Количество жира определяли по обезжиренному остатку.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ опытов показал S-образный рост семядолей по сырому весу во всех вариантах. Семядоля, изолированная от остальной части зародыша, имела сырой вес 43,77 мг. За последующие пятнадцать суток сырой вес ее в контроле возрос в 4,1 раза, а у семядолей, культивируемых на растворах Mind Agro.Bio с концентрацией 1 мг/л и 10 мг/л, соответственно — в 5,5 и 6,8 раза. Таким образом, наиболее существенное увеличение веса изолянтов наблюдается на растворе стимулятора с концентрацией 10 мг/л. Средний сырой вес семядоли в этом варианте на пятнадцатый день культивирования на 71,4% выше, чем в контроле.
Как видно из графика, в варианте с водой накопление сырого веса идет с меньшей скоростью, чем в вариантах с препаратом. Наиболее интенсивно осуществляется рост изолянтов, культивируемых на растворе Mind Agro.Bio с концентрацией 10 мг/л. В этом случае накопление сырого веса выражается наиболее крутой кривой.
Сухой вес семядоли в вариантах с водой и Mind Agro.Bio 1 мг/л вначале падает, а затем наблюдается некоторое его увеличение. В контроле изменение сухого веса семядоли по мере ее культивирования графически выражается кривой с максимумом на 4 сутки. В варианте с препаратом 1 мг/л сухой вес возрастает до шести суток и это увеличение более существенно, чем в контроле.
У изолянтов, культивируемых на растворе Mind Agro.Bio 10 мг/л, наблюдается менее ярко выраженное накопление сухого вещества, чем в варианте с концентрацией 1 мг/л. Но характерно, что в варианте с 10 мг/л не наблюдается падения сухого веса семядолей в первые дни культивирования. Увеличение сухого веса здесь начинается уже после суток культивирования и далее он изменяется незначительно в течение последующих шести суток. Затем он падает, как и в первых двух вариантах. Однако следует отметить, что это падение менее интенсивно, и на 15 сутки сухой вес семядолей становится более высоким по сравнению с другими вариантами.
Временное возрастание сухого веса семядолей может быть связано с тем, что даже при такой незначительной световой экспозиции идет процесс фотосинтеза, так как наблюдается позеленение изолянтов. Степень же изменения сухого вещества у семядолей зависит от соотношения его синтеза в процессе световой экспозиции в условиях опыта и затрат на процессы роста.
Наиболее раннее и интенсивное позеленение семядолей происходит в варианте с Mind Agro.Bio 10 мг/л. В этом случае задерживается и процесс старения семядолей. В то время как в контрольном варианте признаки пожелтения изолянтов наблюдаются уже на 15 сутки культивирования, в варианте с препаратом 10 мг/л изолянты остаются зелеными и после месячного выращивания.
При пересчете сухого вещества на 1000 мг сырого наблюдается следующая картина (табл. 1). По мере культивирования изолянтов этот показатель за 15 дней падает в контроле в 7,6 раза, в варианте со стимулятором 1 мг/л и 10 мг/л соответственно в 7,5 и 8,0 раза. Причем наиболее интенсивная потеря в весе наблюдается в варианте 1 мг/л. К 15 дню потеря веса приблизительно равна во всех вариантах.
Таблица 1. Динамика сухого веса семядолей, культивируемых на воде и растворах Mind Agro.Bio в пересчете на 1000 мг сырого веса
| Дни культивирования | Вода | Mind Agro.Bio 1 мг/л | Mind Agro.Bio 10 мг/л |
|---|---|---|---|
| 0 | 789,7 | 789,7 | 789,7 |
| 1 | 616,8 | 599,8 | 601,0 |
| 2 | 503,9 | 439,4 | 440,5 |
| 4 | 301,3 | 389,2 | 298,9 |
| 6 | 209,5 | 226,3 | 210,1 |
| 10 | 151,6 | 118,8 | 151,6 |
| 15 | 103,3 | 106,7 | 96,9 |
Одновременно с уменьшением в содержании сухого вещества в семядолях увеличивается процентное содержание воды. В опытных вариантах (Mind Agro.Bio 1 мг/л и 10 мг/л) это увеличение более значительно. Можно предположить, что такое увеличение содержания воды вызвано более интенсивным растяжением клеток у изолянтов этих вариантов.
Потеря сухого веса коррелирует с потерей основного запасного питательного вещества семядолей подсолнечника — жиров. Падение содержания жиров наблюдается во всех вариантах в процессе культивирования изолянтов (табл. 2).
Таблица 2. Влияние Mind Agro.Bio на динамику липидов в семядолях подсолнечника в процессе их культивирования (в % на сухой вес)
| Дни | Вода | Mind 1 мг/л | % к контролю | Mind 10 мг/л | % к контролю |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60,03±1,10 | 59,85±0,92 | 99,7 | 60,18±0,96 | 102,52 |
| 2 | 58,45±0,42 | 56,50±1,91 | 96,66 | 58,52±0,46 | 100,13 |
| 4 | 56,63±0,07 | 53,01±0,86 | 93,6 | 54,44±1,41 | 96,32 |
| 5 | 55,25±0,12 | 39,30±1,39 | 71,11 | 57,75±1,40 | 91,85 |
| 7 | 52,75±0,96 | 35,95±1,08 | 68,15 | 50,38±0,72 | 95,57 |
| 10 | 50,60±1,80 | 33,73±1,15 | 66,65 | 47,23±0,84 | 93,24 |
| 12 | 40,33±1,05 | 30,77±0,98 | 76,29 | 37,35±1,42 | 92,61 |
| 15 | 37,33±1,48 | 28,93±1,14 | 74,82 | 35,95±1,43 | 96,30 |
Как видно из таблицы, наиболее интенсивное уменьшение жира наблюдается в варианте со стимулятором в концентрации 1 мг/л, наименее значительный его расход — в контроле.
Показателем роста семядолей является изменение их площади. Площадь увеличивается в вариантах с водой и препаратом 1 мг/л до 15 суток культивирования, в то время как в опыте с Mind Agro.Bio 10 мг/л — до 20 суток (табл. 3).
Увеличение площади наблюдается во всех вариантах соответственно в 4,2, 4,8, 10,1 раза. Препарат, особенно в концентрации 10 мг/л, способствовал более значительному ее увеличению у изолянтов по сравнению с контролем. На 20 день культивирования площадь семядоли в этом варианте на 209,2% больше, чем в контроле.
Таблица 3. Изменение площади изолированных семядолей подсолнечника под влиянием Mind Agro.Bio, см²
| Дни | Вода | Mind 1 мг/л | % к контролю | Mind 10 мг/л | % к контролю |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0,38±0,02 | 0,38±0,02 | 100 | 0,38±0,02 | 100 |
| 1 | 0,39±0,03 | 0,43±0,01 | 110,28 | 0,52±0,02 | 133,33 |
| 2 | 0,48±0,02 | 0,73±0,08 | 150,20 | 0,56±0,03 | 116,66 |
| 3 | 0,77±0,11 | 1,11±0,10 | 144,14 | 1,25±0,07 | 162,32 |
| 4 | 0,88±0,08 | 1,38±0,12 | 156,81 | 1,65±0,05 | 198,87 |
| 6 | 0,98±0,12 | 1,57±0,04 | 160,20 | 2,12±0,17 | 216,30 |
| 10 | 1,49±0,09 | 2,06±0,09 | 134,90 | 2,82±0,15 | 189,21 |
| 15 | 1,58±0,25 | 2,57±0,18 | 162,68 | 3,85±0,20 | 243,73 |
| 20 | 1,52±0,16 | 2,58±0,47 | 170,50 | 4,70±0,50 | 309,20 |
Характерно, что увеличение площади идет более интенсивно, чем накопление сырого веса. Так сырой вес по сравнению с контролем увеличился на 15 сутки культивирования на 39,5% при концентрации препарата 1 мг/л и на 80,3% при концентрации 10 мг/л. Площадь же в это время увеличивается на 62,7% и на 143,7%. Это связано с тем, что семядоли, выросшие на стимуляторе, более тонкие в дорзовентральном направлении. Сырой и сухой вес единицы площади семядолей на 15 день будет наиболее высоким в варианте с водой и наименее низким в варианте с препаратом в концентрации 10 мг/л.
В связи с таким значительным увеличением площади у изолянтов, особенно под влиянием нашего стимулятора, значительный интерес представляет изучение размеров клеток. Клетки эпидермиса семядолей по мере их культивирования увеличиваются (табл. 4).
Таблица 4. Размеры клеток эпидермиса у изолированных семядолей подсолнечника (в делениях окуляр-микрометра 40х10)
| Сутки | Вода (ширина) | Вода (длина) | Mind 1 мг/л (ширина) | Mind 1 мг/л (длина) | Mind 10 мг/л (ширина) | Mind 10 мг/л (длина) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 5,50±0,17 | 7,10±0,11 | 6,56±0,24 | 7,56±0,12 | 5,91±0,20 | 7,63±0,14 |
| 20 | 10,80±0,25 | 14,28±0,40 | 11,37±0,11 | 15,01±0,16 | 14,36±0,40 | 21,11±0,75 |
Наиболее заметно увеличение клеток в варианте с Mind Agro.Bio в концентрации 10 мг/л. Так, ширина клеток в этом опыте на 20 сутки культивирования по сравнению с 1 днем увеличивается в 2,4 раза, а длина в 2,7 раза. В контроле ширина клеток увеличивается в 2,0 раза, а длина — в 1,8.
Изменение размеров замыкающих клеток устьиц по вариантам различается не так значительно (табл. 5).
Таблица 5. Размеры клеток устьиц изолированных семядолей (в делениях окуляр-микрометра 40х10)
| Сутки | Вода (длина) | Вода (ширина) | Mind 1 мг/л (длина) | Mind 1 мг/л (ширина) | Mind 10 мг/л (длина) | Mind 10 мг/л (ширина) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 8,42±0,08 | 7,19±0,11 | 8,91±0,21 | 7,39±0,09 | 9,25±0,14 | 8,20±0,07 |
Изучение числа устьиц в поле зрения при увеличении микроскопа 40х10 показало, что их количество в контроле и в варианте со стимулятором 1 мг/л существенно не отличалось. В варианте с концентрацией 10 мг/л наблюдалось уменьшение числа устьиц в поле зрения. Это, вероятно, связано со значительным растяжением клеток эпидермиса (табл. 6).
Таблица 6. Количество устьиц в поле зрения микроскопа (10x40)
| Сутки | Вода | Mind 1 мг/л | Mind 10 мг/л |
|---|---|---|---|
| 20 | 14,55±0,12 | 12,10±0,95 | 7,98±1,12 |
Характерно, что у семядолей, культивируемых на растворе препарата 10 мг/л, устьичная щель открыта шире, чем в других вариантах, что согласуется с современными физиологическими данными.
Влияние Mind Agro.Bio на процесс корнеобразования у изолянтов оказалось следующим. В первые дни культивирования более энергичное заложение адвентивных корней происходит в контроле. Так, на шестые сутки в опыте с препаратом 1 мг/л регенерирует всего 51,3% от числа укоренившихся в контроле. На десятые сутки процент регенерирующих семядолей выравнивается. Характерно, что это выравнивание наблюдается после того, как пройдет период наиболее крутого подъема роста семядолей. Очевидно, более интенсивный рост семядолей в варианте со стимулятором 1 мг/л тормозит корнеобразование. Однако на 20 день количество адвентивных корней в варианте 1 мг/л выше, чем в контроле.
У изолянтов, культивируемых на растворе в концентрации 10 мг/л, корнеобразования вообще не наблюдалось (табл. 7).
Таблица 7. Влияние Mind Agro.Bio на регенерацию корней у изолированных семядолей, %
| Сутки | Вода | Mind 1 мг/л | Mind 10 мг/л |
|---|---|---|---|
| 6 | 18,07±0,20 | 9,37±0,43 | — |
| 10 | 43,84±1,15 | 41,56±1,36 | — |
| 20 | 82,33±4,31 | 91,33±3,18 | — |
В опыте, где наряду с интенсивным ростом семядолей наблюдается и образование корней, происходит более энергичная потеря жиров.
Данные по влиянию стимулятора на рост корней представлены в таблице 8.
Таблица 8. Влияние Mind Agro.Bio на длину и число боковых корней у изолянтов
| Вариант | Длина главного корня, мм (по срокам заложения: I, II, III, IV) | Средняя длина корня у 1 семядоли, мм | Число боковых корней на 1 семядолю |
|---|---|---|---|
| Вода | 66,66±0,62 ; 49,30±0,15 ; 41,19±0,15 ; 41,31±0,65 ; 22,15±0,55 | 36,23 | 65,91±1,25 |
| Mind 1 мг/л | 23,46±0,41 ; 14,92±0,26 ; 16,57±0,38 | 32,66 | 82,80±1,73 |
Наиболее существенные различия по длине наблюдаются у корней, заложившихся у изолянтов первыми. При более позднем их заложении (позже 10 дня) длина по вариантам практически не различается. Длина среднего корня на одну семядолю выше в контроле.
Таким образом, стимулятор ингибирует рост корней, заложившихся у изолянтов первыми. Современные исследования подтверждают данные по угнетению высоких концентраций фитогормонов роста главного корня. Что касается числа боковых корней, то в варианте с препаратом Mind Agro.Bio наблюдается некоторая стимуляция их заложения.
ВЫВОДЫ
- Препарат Mind Agro.Bio в концентрации 1 мг/л и 10 мг/л способствует более интенсивному росту изолированных семядолей подсолнечника. Показателем этого является увеличение сырого веса и площади изолянтов.
- Наиболее существенное влияние на рост семядолей оказывает стимулятор в концентрации 10 мг/л. Он увеличивает не только темпы ростовых процессов в изолянтах, но и продолжительность их жизни.
- Mind Agro.Bio в концентрации 10 мг/л подавляет корнеобразование, а в концентрации 1 мг/л несколько снижает его интенсивность в период наиболее быстрого роста семядолей и увеличивает общий процент адвентивных корней на 20 день культивирования.
- Стимулятор в концентрации 1 мг/л ингибирует рост корней, заложившихся у изолянтов первыми.
- Увеличение площади семядолей коррелирует с увеличением размеров клеток эпидермиса.
Экспертная ремарка Agro.Bio: Специалисты компании Agro.Bio продолжают развивать описанное в статье направление на базе передовых биотехнологий. Сегодня препараты линейки Mind успешно применяются в аграрном секторе Украины для направленной регуляции ростовых процессов, повышения энергии прорастания и максимального раскрытия генетического потенциала растений.