Artículos

Рост и развитие сои улучшились при добавлении 50-75 % нитрата в питательный раствор; при этом семена накапливали меньше полиаминов

 Источник азота (NH4+ -N или NO3- -N) может влиять на качество растений. Использование NH4+ в качестве основного источника азота в питательном растворе для большинства растений может привести к замедлению развития или оказаться токсичным. Одновременное добавление NO3- к среде, содержащей NH4+, может уменьшить потенциальную токсичность NH4+. Оптимальное соотношение NO3- :NH4+ должно быть менее одного. Растения, подверженные воздействию NH4+ в больших концентрациях, будут накапливать соединения, такие как сахара, или содержащие N осмолиты, такие как пролин или полиамины, чтобы повысить устойчивость к разрушающему воздействию аммония. Согласно наблюдениям, устойчивость к стрессу у растений связана с преобразованием свободных полиаминов в связанные или сопряжённые полиамины. Свободные полиамины превращаются в сопряжённые полиамины, когда они связываются с другими низкомолекулярными массовыми органическими соединениями, например, органические кислоты и связанные полиамины при соединении ковалентной связью с высокомолекулярными массовыми молекулами, например, нуклеиновыми кислотами или мембранными белками.

В рамках исследования, проведённого с использованием овощной сои (Glycine max сорта «Ли-сян 95-1») в Нанкине, Китай, было изучено влияние соотношения NO3- :NH4+на развитие растений и накопление полиаминов. Целью этого исследования было прояснить влияние, которое формы азота оказывают на уровни полиаминов, и их возможную роль в росте растений и развитии семян. 

Растения выращивали в горшках в смеси 1:1 торфа и вермикулита, в теплицах с естественным освещением и добавлением в субстрат ингибитора нитрификации (дициандиамида). В соответствии с рандомизированным планом с тремя репликами каждый горшок с тремя растениями орошали каждые три дня 1 л питательного раствора (pH 6,5-6,8, электропроводность 2,6-2,8 дСм/м), содержащего разные формы азота, вносимые в виде Ca(NO3)2, KNO3, NH4H2PO4 или NH4Cl.  Общее содержание N в питательном растворе поддерживалось стабильным на уровне 16 ммоль, было изучено 4 разных соотношения NO3- :NH4+ (Таблица 1). Чтобы добиться идентичных дозировок K, Ca, Mg и общих дозировок N и P, изменения в соотношениях NO3- :NH4+ были сбалансированы путём изменения концентрации Cl-, вносимого в виде KCl, CaCl2 или NH4Cl. После достижения физиологической зрелости растения собрали и оценили ряд параметров роста. Было определено накопление полиаминов со временем в сырых семенах, собираемых каждые 3 дня в течение этапа развития семян вплоть до сбора урожая, по трём полиаминам в свободной, сопряжённой и связанной форме: (путресцин (Put), спермидин (Spd), спермин (Spm).

Соотношение обеих форм азота оказывало статистически значимое влияние на рост растений, развитие стручков и вес семян (Таблица 1). Растения показывали наилучшие результаты по тем видам обработки, где не менее 50 % азота вносилось в виде NO3-, и обработки с 75 % NO3- последовательно улучшали параметры роста растений больше, чем при 50 % NO3-. Растения же, которые обрабатывали 75 % NH4+, оставались меньше, давали самый низкий вес побегов, корней и семян, а также наименьшее количество и соотношение стручков и цветков на растение.

В целом, содержание свободных полиаминов в семенах постепенно уменьшалось в течение периода роста, в то время как содержание связанных и сопряжённых полиаминов со временем росло. До 21 дня после цветения не наблюдалось разницы между растениями, которые обрабатывали разными питательными растворами. В конце этапа развития семян (через 24-30 дней после цветения) самый низкий уровень свободных полиаминов Put и Spd отмечался у растений, которым давали 100 % NO3- или 75 % NH4+, и у них также наблюдался самый высокий уровень связанных или сопряжённых полиаминов. Самые высокие уровни Spm были отмечены у растений, которым давали 100 % NO3- или 75 % NH4+, по всем формам Spm. Авторы исследования предполагают, что связанные и сопряжённые полиамины могут участвовать в защите клеток растений от стресса, вызванного несбалансированным соотношением NO3-:NH4+; при этом полиамины выступают в роли хранилищ азота и ловушки свободных радикалов, поддерживая целостность мембран, нуклеиновых кислот и белков.

Таблица 1. Влияние четырёх разных соотношений NO3-:NH4+ в питательном растворе на рост и развитие овощной сои. Средние показатели (± статистическое значимое различие), обозначенные одной и той же буквой, значительно не отличаются друг от друга при p<0,05 (критерий множественных диапазонов Дункана). СВ=сухой вес.

Автор

Л. Чен, К.-К. Лю, Дж.-И. Гай, И.-Л. Жу, Л.-Ф. Янг и К. Ванг, 2011 г. Влияние форм азота на рост и содержание полиамина в развивающихся семенах овощной сои. Журнал о питании растений, 34 (4): 504-521.

Статьи по теме