Влияние протатранов на всхожесть семян пшеницы и тритикале после их длительного хранения

Цель работы - исследование химических соединений ряда протатранов в качестве биостимуляторов всхожести пшеницы и тритикале после длительного хранения их семян, что обусловлено необходимостью восстановления всхожести уникальных образцов зерновых культур из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (Санкт-Петербург). В качестве объекта исследований использовали семена разных лет репродукции, имеющие разную исходную всхожесть, а также семена с исходно высокой всхожестью и подвергнутые ускоренному старению. Опыты велись в присутствии физиологически активных нетоксичных соединений - протатранов 2-Me-C₆H₄OCH₂COO^-• HN⁺(СН₂СН₂ОН)₃ (1) и 4-Cl-C₆H₄SCH₂COO^-•. HN⁺(СН₂СН₂ОН)₃ (2), в широком диапазоне концентраций (1•10^-2-1•10^-9 М). На первом этапе исследовано действие протатрана 1 на всхожесть мягкой яровой пшеницы. Наблюдали, что под влиянием соединения 1 в концентрациях от 10^-4 до 10^-9 М всхожесть семян повышалась на 8,7-20,0%, а энергии прорастания - на 4,7-8,0%. Использование протатрана 1 в более высокой концентрации (10^-2 М) приводило к снижению всхожести. Далее были проведены опыты на трех образцах семян мягкой озимой пшеницы, хранившихся в течение 52 лет и имевших всхожесть 19-26%. Экспозиция семян в течение 20 ч в водных растворах соединения 1 концентрации 5 • 10^-7-10^-9 М приводила к повышению всхожести на 3,7-10,0%. Наилучший стимулирующий эффект давала концентрация 5 • 10^-7 М. На следующем этапе работы использовали семена, имеющие высокую исходную всхожесть (86-96%), но подвергнутые процедуре ускоренного старения. Обработка таких образцов протатраном 1 в концентрации 10^-6 и 10^-4 М менее эффективна: энергия прорастания и всхожесть не изменялись или увеличивались незначительно (на 3,5 и 7,5% соответственно). Аналогично осуществляли обработку семян тритикале протатранами 1 и 2 в концентрации 5 • 10^-7 М. Показано, что действие соединений 1 и 2 приводит к увеличению всхожести на 3-7% и выраженному повышению энергии прорастания на 7-45%. При дальнейшей оптимизации процесса и выборе наиболее активных протатранов описанный здесь подход может обеспечить значимое восстановление всхожести семян.

1. Сафина Г.Ф., Филипенко Г.И. Влияние гетероауксина и янтарной кислоты на всхожесть семян пшеницы после их длительного хранения // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. N 11-1 (77). С. 143-147. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.77.11.027

2. Mirskova A.N., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Voronkov M.G. Pharmacologically active salts and ionic liquids based on 2-hydroxyethylamines, arylchalcogenylacetic acids, and essential metals // Russian Chemical Bulletin. 2014. Vol. 63. Issue 9. P. 1869-1883. https://doi.org/10.1007/s11172-014-0679-3

3. Mirskova A.N., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Kolesnikova O.P., Schilde U. Immunoactive ionic liquids based on 2-hydroxyethylamines and 1 -R-indol-3-ylsulfanylacetic acids. Crystal and molecular structure of immunodepressant tris-(2-hydroxyethyl)ammonium indol-3-ylsulfanylacetate // Open Chemistry. 2015. Vol. 13. Issue 1. P. 149155. https://doi.org/10.1515/chem-2015-0018

4. Ushakov I.A., Voronov V.K., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Mirskova A.N. The NMR study of biologically active metallated alkanol ammoinium ionic liquids // Journal of Molecular Structure 2016. Vol. 1103. P. 125-131. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2015.08.074

5. Мирскова А.Н., Адамович С.Н., Мирсков Р.Г. Протатраны - эффективные биостимуляторы для сельского хозяйства, биотехнолоногии и микробиологии // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. T. 24. N 6. C. 713-729. https://doi.org/10.15372/KhUR20160601

6. Privalova E.A., Tiguntseva N.P., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Mirskova A.N. Tris(2-hydroxyethyl)ammonium arylchalcogenylacetates, growth stimulants of alcohol yeast Saccharomyces cerevisiae // Russian Chemical Bulletin. 2017. Vol. 6. Issue 7. P. 1320-1324. https://doi.org/10.1007/s11172-017-1893-6

7. Adamovich S.N. New atranes and similar ionic complexes. Synthesis, structure, properties // Applied Organometallic Chemistry. 2019. Vol. 33. Issue 7. P. e4940. https://doi.org/10.1002/aoc.4940

8. Pavlova O.N., Adamovich S.N., Novikova A.S., Gorshkov A.G., Izosimovaa O.N., Ushakov I.A., et al. Protatranes, effective growth biostimulants of hydro-carbon-oxidizing bacteria from lake Baikal, Russia // Biotechnology Reports. 2019. Vol. 24. P. e00371. https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00371

9. Adamovich S.N., Oborina E.N. Protatranes as synthetic malting biostimulants // Russian Chemical Bulletin. 2020. Vol. 69. Issue 1. P. 179-181. https://doi.org/10.1007/s11172-020-2742-6

10. Лукьянова С.В., Гефан Н.Г., Адамович С.Н., Оборина Е.Н., Хаптанова Н.М., Кузнецов В.И. [и др.]. Изучение действия биологически активного соединения трис(2-гидроксиэтил)аммоний 4-хлор-фенил-сульфанилацетата на рост бактерий Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus // Acta Biomedica Scientifica. 2020. Т. 5. N 1. C. 47-53. https://doi.org/10.29413/ABS.2020-5.1.6

11. Глызина О.Ю., Адамович С.Н., Белых О.А., Суханова Л.В., Оборина Е.Н., Глызин Л.А. [и др.]. Перспективы использования синтетических биостимуляторов при развитии аквакультуры сиговых рыб озера Байкал // Известия Байкальского государственного университета. 2020. Т. 30. N 3. С. 463-471. https://doi.org/10.17150/2500-2759.2020.30(3).463-471

12. Voronkov M.G., Dolmaa G., Tserenpil Sh., Ugtakhbayar O., Chimidtsogzol A. Stimulation of barley seed germination by micromolar aqueous solutions of silatrane and cresacin // Doklady Biological Sciences. 2005. Vol. 404. Issue 1-6. P. 367369. https://doi.org/10.1007/s10630-005-0138-2

13. Воронков М.Г., Барышок В.П. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 258 с.

14. Voronkov M.G., Belousova L.I., Grigor'eva O.Yu. Vlasova N.N. Tris(2-hydroxyethyl)ammonium 4-halo-2-methylphenoxyacetates (halocresacins) // Russian Journal of Organic Chemistry. 2014. Vol. 50. Issue 12. P. 1763-1766. https://doi.org/10.1134/S1070428014120082

15. Mirskova A.N., Levkovskaya G.G., Mirskov R.G., Voronkov M.G. Hydroxyalkylammonium salts of organylsulfanyl(sulfonyl)acetic. Acids - new stimulators of biological processes // Russian Journal of Organic Chemistry. 2008. Vol. 44. Issue 10. P. 14781485. https://doi.org/10.1134/S1070428008100126

16. Kondratenko Yu.A., Kochina T.A., Fundamenskii V.S. Protic alkanolammonium ionic liquids based on triethanolammonium salts of carboxylic acids // Glass Physics and Chemistry. 2016. Vol. 42. Issue 6. P. 621-626. https://doi.org/10.1134/S1087659616060092

17. Даин И.А., Логинов С.В., Лебедев А.В., Стороженко П.А. Синтез борсодержащих производных трис (2-гидроксиэтил)аммония и их влияние на рост и развитие растений // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2017. Т. 79. N 4. С. 165-174. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-4-165-174

18. Kondratenko Yu.A., Kochina Т.А., Fundamensky V.S., Vlasov Yu.G. Triethanolammonium salts of biologically active carboxylic acids // Russian Journal of General Chemistry. 2015. Vol. 85. Issue 12. P. 2710-2714. https://doi.org/10.1134/S1070363215120075

19. Adamovich S.N., Oborina E.N., Ushakov I. А., Mirskova A.N. New method of synthesis of biologically active get(aryl)chalcogenylacetates of tris(2-hy-droxyethyl)ammonium // Russian Journal of General Chemistry. 2018. Vol. 88. Issue 10. P. 2227-2229. https://doi.org/10.1134/S1070363218100353

20. Сафина Г.Ф., Филипенко Г.И. Долговечность семян при хранении и ее прогнозирование методом ускоренного старения // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2013. T. 174. C. 123-130.