Получение и применение биологически доступных соединений железа, стабилизированных гуминовыми веществами (1105651), страница 21
Текст из файла (страница 21)
При его использовании содержаниежелеза составило 269% от контрольных значений.Таким образом, на основании полученных результатов трудно датьоднозначную сравнительную оценку эффективности синтезированных в работеоргано-неорганических соединений железа с ГВ при использовании их в качествекорректоров хлороза. В целом можно говорить, что биологическая эффективностьжелезосодержащих препаратов количественно характеризуетсяследующимиосновными показателями: масса корней (МК) и побегов (МП), содержаниехлорофилла (Хла и Хлb), отношение хлорофиллов a/b, эффективность квантовоговыхода флуоресценции (Fv/Fm) и содержание железа в тканях растений (Fe-раст).Кроме того, указанный список должен быть также расширен за счет такихпоказателей, как растворимость препарата (Р) и содержание в нем железа (Fe).Чем выше значения этих показателей, тем большей эффективностью иперспективностью применения характеризуются те или иные железосодержащие122препараты.
Поскольку вышеперечисленные параметры имеют отличные друг отдруга размерности и не могут подвергаться простому суммированию, то длясовокупного учета этих критериев был проведено преобразование их начальныхзначений в безразмерные [207]. Максимальным значениям показателей былиприсвоены новые значения, равные единице, а минимальным – ноль. Далее длякаждогопрепаратабылирассчитаныновыебезразмерныепараметры,укладывающиеся в диапазон от 0 до 1. Суммарный индекс, отражающийэффективность органо-неорганических соединений железа с ГВ, вычисляли наосновании следующего уравнения:I МП i2 ДП i2 МК i2 ДП i2 Хлаi2 Хлbi2 (a / b) i2 ( Fv / Fm) i2 Рi2 Fei2Полученные результаты по анализу эффективности представлены в таблицениже (Таблица 21).Таблица 21 Эффективность соединений железа, стабилизированных ГВ, в качествекорректоров хлорозаПрепаратIFe-CHS-03Fe-CHS-04Fe-CHS-051,321,852,09Такимобразом,полученныерезультатыполучаютрасположитьисследованные органо-неорганические соединения железа с ГВ в следующий рядпоихэффективностиприиспользованиивкачествекорректоровжелезодефицитного хлороза:Fe-CHS-10-05 > Fe-CHS-09-04 > Fe-CHS-09-033.3.2 Исследование биологической активности соединений Fe-ГВ методомводных культур на растениях пшеницыДляисследованиябиологическойактивностиоргано-неорганическихкомплексов железа с ГВ был выбран препарат Fe-CHS-10-05, так как он оказалсянаиболее эффективным препаратам по результатам лабораторно-вегетационныхэкспериментов с растениями огурцов.
Аналогично опытам с огурцами, в качествеконтроля использовали приготовленную на MQ питательную среду Кнопа безжелеза, в качестве положительного контроля – Fe-ЭДДГА.123В таблице (Таблица 22) приведены результаты, демонстрирующие влияниехелата железа (III) и гумата железа на длину и массу побегов пшеницы в условияхжелезодефицитного хлороза, а в следующей таблице (Таблица 23) – аналогичныеданные для корней.Таблица 22 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-10-05 и гумата калияK-CHS на длину и массу побегов пшеницыДлина побегаВариантммКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-05220268270σ, мм293433% отконтроля100122122Масса побегамгσ, мг344557641282341% от контроля100162187Таблица 23 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-10-05 и гумата калияK-CHS на длину и массу корней пшеницыДлина корняМасса корняВариант% отмгконтроляКонтроль24646100234Fe-ЭДДГА2335695160Fe-CHS-052287891336Как видно из представленных данных (Таблицаммσ, ммσ, мг% от контроля2210041683814322, Таблица 23), влияниеисследуемых препаратов на длину побегов было незначительным, тогда как массапобегов увеличивалась в 1,6-1,9 раза, что хорошо согласуется с данными,полученными нами ранее для огурцов (Таблица 16).
Однако, в отличие отэкспериментов с растениями огурцов, влияние железосодержащих препаратов накорневую систему пшеницы было значительно менее выраженным: значениедлины корней не отличалось от контрольных вариантов, а выраженнуюстимуляцию накопления биомассы корней наблюдали только в варианте свнесением Fe-CHS-05.Установленнаяменьшаяотзывчивостьпшеницыквнесениюжелезосодержащих препаратов по сравнению с огурцами может быть связана,прежде всего, с особенностями поступления в них железа.
Кроме того,наблюдаемая низкая отзывчивость растений пшеницы к железосодержащимпрепаратам может быть обусловлена также более медленным переходом пшеницыот гетеротрофного (за счет запасных веществ в зерновке) к автотрофному питанию124по сравнению с огурцами. Так как запас питательных веществ в эндоспермеоднодольных растений (пшеница) значительно выше, чем у двудольных (огурцы),первые могут в течение достаточно продолжительного времени, 10-14 дней,питаться веществами, накопленными в зерновке. Наконец, растения огурца ипшеницы отличаются также типом прорастания. Для огурцов характереннадземный тип прорастания, при котором растения быстро переходят наавтотрофный тип питания, а для пшеницы – подземный, при котором растения втечение длительного времени могут питаться запасом из зерновки [208], что делаетих гораздо менее чувствительными к недостатку в среде питательных элементоввообще и железа в частности.Рассчитанное значение отношения хлорофиллов a/b для пшеницы вконтрольном варианте составило 2,6 (Таблица 24), в то время как для контрольныхрастений огурцов – 1,7 (Таблица 18).
Это свидетельствует о гораздо меньшемугнетении пшеницы, чем огурцов в условиях железодефицитного хлороза.Следовательно, отзывчивость растений пшеницы также должна быть меньше.Действительнопривнесениижелезосодержащихпрепаратовсодержаниехлорофилла а в растениях огурцов выросло в 3,7-4,2 раза, тогда как придобавлении аналогичных препаратов в питательную среду пшеницы наблюдалирост этого показателя всего в 2,2-2,3 раза. При этом, в связи с более низкойотзывчивостью пшеницы, статистически достоверной (Р = 0,05) разницы междуэффективностью коммерческого хелата железа и синтезированным органонеорганическим соединением обнаружено не было.Таблица 24 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-05 и гумата калия K-CHSна содержание хлорофиллов a и b в растениях пшеницы и их соотношениеСодержание хлорофилла aВариантмг/гКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-050,601,341,30σ, мг/г0,040,030,08Содержание хлорофилла b% отмг/гконтроля1000,232250,482160,47% отσ, мг/гконтроля0,031000,012210,01212a/b2,62,82,8125Таблица 25 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-05 и гумата калияK-CHS на переменную флуоресценцию хлорофилла листьев пшеницы в условияхжелезодефицитного хлороза; водная культураВариантСтандартное отклонениеFv/FmКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-050,680,780,7850,040,010,007% от контроля100113114Данные по влиянию исследованных препаратов на накопление железарастениями пшеницы представлены ниже (Таблица 26).Таблица 26 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-05 и гумата калияK-CHS на накопление железа в растениях пшеницы в условиях железодефицитногохлороза; водная культураСодержание железаВариантмкг/гКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-05K-CHS6812210580σ, мкг/г1016125% от контроля100180157118Как видно из данных (Таблица 26), внесение обоих исследуемых препаратовпривело к увеличению содержания железа в тканях растений.
Использование FeЭДДГА вызывало повышение количества железа до 180% от контроля,аналогичный показатель для Fe-CHS-10-05 составил 157%. При сравненииполученных результатов с данными, приведенными в таблице (Таблица 20) видно,что эффективность исследуемых препаратов в случае с огурцами была значительновыше. Внесение хелата железа наблюдали увеличение содержания железа в тканяхогурца до 755%, а при использовании гумата – до 364%. При этом содержаниежелеза в тканях контрольных растений практически не различалось и составляло67 мг/кг для огурцов и 68 мг/кг для пшеницы. Следовательно, полученные намирезультаты указывают также на гораздо меньшую потребность пшеницы, чемогурцов, в железе.На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, чтопшеница характеризуется гораздо меньшей, чем огурцы, отзывчивостью кжелезосодержащим препаратам в условиях железодефицитного хлороза, что126обусловлено биологическими особенностями пшеницы, такими как большаяпродолжительность стадии гетеротрофного питания, меньшая потребность вжелезе и пр.
Так как целью следующего этапа работ было исследование действияоргано-неорганических соединений железа с ГВ в условиях почвы, где, в силувозможныхсорбционныхпроцессов,эффективностьжелезосодержащихпрепаратов может значительно снижаться, то для проведения лабораторновегетационных экспериментов в варианте почвенной культуры в качестве тестрастения нами были использованы огурцы. Следует отметить, что испытаниямгуматов железа в качестве корректоров хлороза на почве посвящены лишьединичные работы [124].3.3.3 Исследование биологической активности соединений Fe-ГВ методомпочвенных культурЭксперименты на почвенном субстрате проводили с использованиемаридных пустынных почв. Усредненный почвенный субстрат характеризовалсянеоднородной окраской с преобладающим цветом фона очень бледно-коричневым10YR7/3 и разнообразными вкраплениями белого, розового, серого, палевого цвета(вкрапления составляли около 15% по площади).
Гранулометрический состав:средний песчанистый суглинок. Структура: средне-, крупно- и мелкоореховатая, свключениями неясно выраженных призм и плит и содержанием пыли более 50%.Сложение: рыхлое, с включениями камней неправильной формы размером до 50мм. Вскипание: вскипает; рН 8,50,1, электропроводность 0,7 мСм/см.Данные по влиянию исследованных препаратов на длину и массу побеговприведены ниже (Таблица 27).Таблица 27 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-05 и гумата калияK-CHS на длину и массу побегов огурца, почвенная культураДлина побеговВариантммКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-05K-CHS56686572σ, мм161498% отконтроля100122117130Масса побеговгσ, г1,3501,2191,1221,4530,2380,6530,0810,428% от контроля1009083108127Как видно из Таблицы 27, в условиях почвенной культуры, ни один изисследованных препаратов не оказывал значимого влияния на длину и биомассурастений огурцов.
Кроме того, длина побегов (56-72 мм) и накопленная биомасса:(1,12-1,45 г) значительно уступали таковым для растений, выращенных методомводной культуры (123-159 мм), и (2,42-4,56 г) соответственно. По-видимому, этосвязано с общим угнетенным состоянием растений, которое может быть вызванокак общим недостатком элементов питания, а не только железа.Дляоценкифункциональногосостояниярастенийбылопроведеноопределение содержания хлорофиллов a и b и их отношения. Данные по влияниюисследованных препаратов на накопление хлорофиллов a и b и их отношениеприведены в таблице (Таблица 28).Таблица 28 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-05 и гумата калияK-CHS на содержание хлорофиллов a и b в растениях огурца и их соотношение, почвеннаякультураСодержание хлорофилла aВариантмг/гКонтрольFe-ЭДДГАFe-CHS-05K-CHS0,380,510,390,46σ, мг/г0,010,080,050,08% отконтроля100136103123Содержание хлорофилла bмг/г0,240,260,210,22σ, мг/г0,020,040,040,02% отконтроля1001098794a/b1,62,01,92,1Как видно из представленных данных (Таблица 28), из исследованныхпрепаратов выраженное влияние было отмечено только для Fe-ЭДДГА вприсутствии которого происходило увеличение содержания хлорофилла а до 136%от контрольной величины, при этом в абсолютных значениях содержаниехлорофилла a составило 0,51 мг/г.
При этом содержание хлорофилла в растениях,выращенных на почвенной культуре значительно ниже такового для воднойкультуры. Следует отметить, однако, что использование исследуемых препаратовпривело к возрастанию такой характеристики функционального состояниярастений как отношение хлорофиллов a/b c 1,6 до 1,9-2,0. Это свидетельствует оналичии положительного влияния исследуемых препаратов на огурцы прижелезодефицитном хлорозе в условиях почвенной культуры и о необходимостипроведения дополнительных исследований в этом направлении. Функциональноесостояниерастений,оцениваемоенаоснованиипоказателяотношения128хлорофиллов a/b, в условиях водных культур даже при более низком содержаниижелеза было лучше. Этот показатель при использовании Fe-ЭДДГА в воднойкультуре составил 2,6 (Таблица 18), а в почвенной – 1,9 (Таблица 28).Таблица 29 Влияние хелата Fe-ЭДДГА, гумата железа Fe-CHS-10-05 и гумата калияK-CHS на переменную флуоресценцию хлорофилла листьев огурца в условияхжелезодефицитного хлороза; почвенная культураВариантFv/FmСтандартное отклонение% от контроляКонтроль0,710,03100Fe-ЭДДГА0,670,0395Fe-CHS-050,680,0496K-CHS0,710,03100О перспективности дальнейшего изучения железосодержащих препаратов наоснове ГВ свидетельствуют также приведенные ниже данные по содержаниюжелеза в тканях растений (Таблица 30).Таблица 30 Влияние хелата, гумата железа на содержание железа в растенияхогурца, почвенная культура.Содержание железаВариантмкг/гσ, мкг/гКонтроль94,0,3Fe-ЭДДГА135055,1Fe-CHS-0514323,0K-CHS1078,9Данные, представленные в приведенной% от контроля1001435152113выше таблице (Таблица 30),указывают на относительно высокую эффективность Fe-ЭДДГА в условияхпроводимого эксперимента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
