Карельские ученые нашли способ увеличить урожай зерновых злаков на бедных почвах
Зачастую сельскохозяйственные культуры выращиваются на бедных по содержанию микроэлементов почвах. Для того чтобы увеличить продуктивность растений в этих условиях, аграрии, как правило, вносят большое количество минеральных удобрений. Однако многие микроэлементы являются в то же время тяжелыми металлами, поэтому их бесконтрольное внесение может привести к значительному увеличению содержания токсичных ионов в почве. Альтернативой повышения урожайности растений в неблагоприятных условиях минерального питания может стать обработка их семян регуляторами роста. Влияние одного из таких веществ на рост и продуктивность злаков изучили физиологи растений Карельского научного центра РАН. Оказалось, что предпосевная обработка семян зерновых злаков раствором салициловой кислоты повышает их устойчивость к недостатку цинка и меди, способствует увеличению урожая зерна в этих условиях, а также обеспечивает более высокое содержание в зерне этих важных микроэлементов.
Довольно большие земельные площади, занятые под зерновые культуры, характеризуются низким содержанием в почве веществ, необходимых для роста и развития растений. При этом хорошо известно, что дефицит микроэлементов, в том числе таких важных как цинк и медь, негативно отражается на жизнедеятельности злаков и приводит к большим потерям урожая. В большинстве случаев проблема недостатка этих элементов в почве решается внесением больших количеств минеральных удобрений. Однако такие меры могут привести к повышению их содержания до уровня, токсичного как для самого растения, так и для животных и человека.
Помочь повысить устойчивость растений к неблагоприятным условиям минерального питания и увеличить их урожайность может обработка семян или проростков регуляторами роста. В качестве одного из таких веществ ученые предлагают использовать салициловую кислоту – природный, экологически безопасный регулятор роста, который можно было бы широко использовать в растениеводстве. Физиологи растений КарНЦ РАН изучили положительные эффекты салициловой кислоты на рост, развитие и урожайность двух наиболее важных зерновых культур – пшеницы и ячменя – в условиях дефицита цинка и меди. Исследование было поддержано грантом РНФ №22-26-00168 (https://rscf.ru/project/22-26-00168/)
В лабораторных и полевых экспериментах ученые проверяли эффективность использования двух способов обработки яровых злаков салициловой кислотой на устойчивость растений к дефициту цинка и меди, а также на урожай зерна в этих условиях. Оказалось, что предпосевная обработка семян салициловой кислотой и опрыскивание ею растений в фазу кущения положительно влияют на физиологические процессы у злаков, что способствует повышению их урожайности. Однако более ярко выраженный эффект наблюдался после обработки семян. Результаты исследований опубликованы в международном научном журналe Vegetos (https://doi.org/10.1007/s42535-023-00687-1).
— Мы обнаружили, что обработка семян салициловой кислотой в дальнейшем в условиях дефицита цинка и меди способствует увеличению количества антиоксидантов в клетках растений, усилению фотосинтеза, повышению накопления надземной биомассы. Помимо этого, у злаков после обработки семян салициловой кислотой возрастают размеры колоса и количество семян в колосе, — рассказала Наталья Казнина, руководитель исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории экологической физиологии растений Института биологии КарНЦ РАН.
В ходе исследований выяснилось также, что у растений, чьи семена были обработаны этим регулятором роста, отмечалось более высокое содержание цинка и меди в зерне, чем у растений без обработки. По предположению исследователей, такой эффект может быть связан с воздействием салициловой кислоты на активность трансмембранных белков (переносчиков ионов металлов в клетках). Однако этот механизм еще предстоит изучить.
— Таким образом, обработка семян злаков салициловой кислотой приводит к выраженному положительному эффекту: повышает устойчивость растений к дефициту цинка и меди, увеличивает их семенную продуктивность в этих условиях и способствует повышению содержания важных микроэлементов в зерне. Учитывая доступность и невысокую цену салициловой кислоты, мы можем рекомендовать аграриям использовать ее в качестве эффективного, экономически выгодного и безопасного реагента для повышения урожайности злаков на почвах с низким содержанием цинка и меди как альтернативу внесению большого количества минеральных удобрений, — подытожила Наталья Казнина.
Информация предоставлена службой научных коммуникаций КарНЦ РАН
Источник фото: ru.123rf.com
Разместила: Ирина Усик