Введение к работе
Актуальность темы. Выявление роли микроэлементов, в том числе и селена, в жизнедеятельности высших растений занимает одно из центральных мест в исследованиях последних лет.
Растения на протяжении своего онтогенеза испытывают действие непрерывно меняющихся стрессоров. Универсальным показателем стресса является усиленное образование активных форм кислорода: супероксиданиона, гидроперекисных радикалов, синглетного кислорода, перекиси водорода. Несбалансированный избыток последних инициирует окислительный свободно-радикальный распад биомембран, дистрофию клеток, замедленное развитие растения и даже его гибель.
В снижении негативного действия окислительного стресса на растительный организм важную роль играет селен (Ягодин и др., 1992; Торшин, Ягодин и др., 1998; Блинохватов и др., 2001; Прудников, 2007; Серегина, 2008; Jeppaene et al, 2003; Kong et al, 2005).
Селен относится к эссенциальным микроэлементам, необходимым для организма человека и животных. Однако во многих странах мира, в том числе и в отдельных регионах России, обозначилась проблема дефицита его в кормах животных и пище человека, имеющая своим следствием возникновение многих тяжелых заболеваний.
Вместе с тем протекторный эффект селена в условиях окислительного стресса, вызванного пестицидами, в условиях лесостепи Среднего Поволжья не изучался.
Данных о селеновом статусе культурных и естественных кормовых растений в условиях лесостепи Среднего Поволжья крайне мало (Разживина, 2009). Поэтому исследование особенностей накопления селена в растениях представляет научный и практический интересы.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось изучение влияния селената натрия на продуктивные процессы растений разных сортов ярового ячменя в условиях окислительного стресса, а также закономерностей накопления селена культурными и дикорастущими растениями.
В задачу исследований входило:
- выявить действие селената натрия на ростовые процессы сортов ячменя на начальных этапах онтогенеза в условиях фунгицидной обработки семян;
- определить влияние микроэлемента на развитие окислительного стресса, вызванного гербицидами;
- изучить действие селена на ферментативную антиоксидантную систему и накопление ряда низкомолекулярных антиоксидантных соединений в растениях;
- определить особенности формирования продукционного агроценоза ячменя при гербицидной обработке посевов, подкормке их селеновым и гуминовым препаратами и дать энергетическую оценку при возделывании сортов ячменя;
- изучить закономерности накопления селена культурными и дикорастущими растениями различных семейств.
Научная новизна. Установлено влияние селена на физиологические процессы (рост корней, листьев, процесс фотосинтеза и др.) в ходе онтогенеза этой культуры. Впервые исследовано влияние селена на устойчивость растений ячменя к окислительному стрессу, вызванному действием пестицидов. Установлено положительное влияние селена на активность некоторых ферментов и низкомолекулярных антиоксидантов. Изучена динамика накопления селена растениями ячменя в процессе вегетации в условиях лесостепи Среднего Поволжья, а также определены закономерности его аккумуляции в других культурных и дикорастущих растениях.
Основные положения, выносимые на защиту:
- особенности роста и развития сортов ярового ячменя на ранних этапах онтогенеза в условиях окислительного стресса;
- реакция антиоксидантной системы (антиоксидантных ферментов и низкомолекулярных антиоксидантов) растений ячменя на химическое воздействие;
- закономерности формирования зерновой продуктивности сортов ячменя в зависимости от гербицидной обработки и подкормки селенатом натрия и Гуми-90;
- закономерности накопления селена культурными и дикорастущими растениями на черноземных почвах с пониженным содержанием этого элемента.
Практическая значимость работы. Экспериментально определенное антиоксидантное действие селена у растений ячменя позволяет рекомендовать его в стресс-протекторной концентрации (10-4 %) для обработки семян совместно с фунгицидами.
Изученное влияние селена на устойчивость растений ячменя к окислительному стрессу, вызванному действием пестицидов, позволяет расширить знания о дополнительных функциях данного элемента в растениях, создает основу для использования селенсодержащих удобрений не только для повышения обеспеченности селеном растений, животных и человека, но и с целью повышения продуктивности зерновых культур, особенно в условиях действия неблагоприятных факторов.
Установленные параметры накопления селена позволяют рекомендовать введение в рацион сельскохозяйственных животных сена естественных кормовых угодий с высоким содержанием этого микроэлемента.
Апробация. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на 42-й научной конференции студентов агрономического факультета ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», 44-й научно-практической конференции молодых ученых и студентов агрономического факультета ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова, II Международной научно-практической конференции Российского государственного аграрного заочного университета г. Москвы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе одна в журнале, рекомендованном перечнем ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы (210 наименований, в том числе 94 иностранных). Работа изложена на 146 страницах компьютерного текста, содержит 29 таблиц, 14 рисунков, 16 приложений.
