Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН
предложили новый способ предварительной обработки семян, чтобы улучшить их
всхожесть. Так, они продемонстрировали, что вымачивание семян в препарате на
основе хитозана – полисахарида, получаемого из панцирей ракообразных, –
позволяет не только ускорить прорастание салата, но и повысить урожайность
растений. Описанный в журнале Molecules подход окажется полезен при разработке
новых экологичных и экономически выгодных технологий в овощеводстве.
Исследование выполнено в рамках проекта научного центра мирового уровня
«Агротехнологии будущего», который реализуется при поддержке национального
проекта «Наука и университеты».
На то, каким будет урожай, влияет очень много
факторов – начиная с качества посевного материала и внесения удобрений и
заканчивая погодой и пораженностью растений вредителями. Традиционно
используемые методы селекции позволяют получить высокоурожайные культуры,
устойчивые к вредителям, но занимают много времени. При этом повысить
эффективность труда овощеводов помогает простой метод предпосевной обработки
семян, так называемое праймирование. По сути это «активация» зародышей
растений, в результате чего они дают более быстрые и равномерные всходы. Такой
подход позволяет расходовать меньше препарата, чем, например, при корневой
подкормке уже взрослой культуры.
«Многие агрохимикаты, применяемые для
обработки семян, могут негативно влиять на окружающую среду, а также опасны для
работников сельского хозяйства. В новой работе мы предложили использовать
экологически чистый препарат на основе хитозана. Этот полисахарид природного
происхождения нетоксичен и полностью перерабатывается почвенными
микроорганизмами в безопасные питательные сахара», – рассказывает Валерий
Варламов, доктор химических наук, заведующий лабораторией инженерии
биополимеров ФИЦ Биотехнологии РАН.
Хитозан повышает иммунитет растений и их
устойчивость к внешним факторам, а еще играет роль стимулятора роста,
взаимодействуя как с белками клеток, так и с их наследственным материалом.
Исследователи ФИЦ Биотехнологии РАН использовали продукт гидролиза хитозана из
панциря краба – получающиеся в результате реакции молекулы из-за небольшого
размера лучше проникают внутрь семян и воздействуют на глубокие ткани. Авторы
научного исследования замачивали семена салата в растворе этого препарата, а
затем проращивали их и изучали характеристики саженцев. Экспериментальные
растения, сравнивали с растениями из семян, обработанных обычной водой или
раствором аммиачной селитры.
Тонкая пленка, образуемая хитозаном на поверхности
семян, влияет на обмен веществ между семенем и окружающей средой. Исследователи
подобрали дозировку препарата, которая позволяет бережно восстанавливать
структуру клеточных мембран при впитывании влаги семенами и защитить семена от
внешних факторов.
Обработанные препаратом гидролизата хитозана семена
раньше прорастали, растения быстрее развивались, полученный урожай был
однороден по размерам, а масса съедобной части, спустя месяц после посадки,
была на 30 % выше, чем в контроле. У растений, обработанных препаратом,
исследователи также отметили более разветвленную корневую систему, благодаря
которой растения более эффективно использовали питательные вещества из почвы.
Выявленный эффект позволит снизить использование удобрений и негативные эффекты
от воздействия неблагоприятных факторов при выращивании овощей.
Салат, выращенный с использованием препарата на
основе хитозана оказался и полезнее, поскольку содержал повышенное количество
фенольных соединений, которые оказывают антиоксидантное, противовоспалительное
и антибактериальное действие.
«Мы обнаружили способность хитозана
влиять на различные параметры растений, например, содержание хлорофилла и
каротиноидов, уровень фенольных веществ и активность ферментов, – делится Татьяна
Лялина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории
инженерии биополимеров ФИЦ Биотехнологии РАН. – Вместе с тем, мы предполагаем,
что хитозан при обработке семян оказывает наиболее яркий эффект на ранних
этапах развития растения, потому в дальнейшем мы планируем сосредоточиться на
изучении его влияния на молодых побегах».
Источник: ФИЦ Биотехнологии РАН.