На сое сорта Вилана было изучено влияние на стартовый рост гетероауксина (10-8 моль/л), кинетина (10-8 моль/л) и гиббереллина (в форме GA-4,10-5 моль/л) .

Опыт был спланирован по схеме полного двухфакторного эксперимента, где одним фактором была температура проращивания семян (T1 = 12оC, T2 = 20оC, T3 = 32оC), другим – влажность субстрата выращивания – песка (В1 = 30%, В2 = 50%, В3 = 80%). Обработанные фитогормонами семена проращивали в песке заданной влажности [2] в термостатах, позволяющих поддерживать заданную температуру с максимальным отклонением от заданной не более 1,5С

После проращивания до выхода листьев из колеоптиля проростки отмывали от песка и взвешивали с точностью до 1 мг. Повторность опыта трёхкратная.

Активность антиокислительной системы оценивали по каталазной активности тканей растений [1].

Оба стрессовых фактора, и понижение температуры, и дефицит влаги, тормозили накопление биомассы как у контрольных растений, так и обработанных гормонами. В зависимости от напряжённости стрессового фактора фитогормоны либо усиливали, либо тормозили рост.

Независимо от температуры и способов обработки семян биомасса проростков с нарастанием влажности субстрата возрастала. С другой стороны, при всех заданных влажностях субстрата проростки формировали большую биомассу при более высокой температуре.

При температуре проращивания 12оС все фитогормоны тормозили накопление общей биомассы проростков при всех изученных влажностях субстрата. Наибольшее торможение роста фитогормонами отмечалось при 12оС в варианте с влажностью субстрата 30%. В этом варианте опыта гетероауксин и кинетин тормозили рост в одинаковой степени, тогда как тормозящее действие гиббереллина было почти вдвое слабее. При повышении влажности при этой температуре вплоть до 80% тормозящее действие фитогормонов сохранялось, хотя степень торможения роста снижалась.

При влажности субстрата 30% гетероауксин и кинетин сохраняли своё ингибирующие влияния на рост при всех температурах, хотя с повышением температуры прорастания степень ингибирования роста уменьшалась

В отличие от гетероауксинa и кинетина обработка семян гиббереллином в условиях водного дефицита (влажность субстрата 30%) уже при температуре 20оС стимулировала нарастание биомассы проростка.

Сравнение данных по торможению роста и каталазной активности тканей проростков показало, что эти параметры с изменением условий выращивания изменяются в противоположных направлениях: чем сильнее тормозится рост, тем выше каталазная активность. Максимальная каталазная активность тканей проростков сои после предпосевной обработки семян фитогормонами отмечалась при обработке семян гетероауксином и кинетином в тканях растений, прорастающих при влажности субстрата 30% и температуре 12оС. Следует отметить, что именно в этом варианте наблюдалось максимальное торможение роста проростков.

Для получения количественной оценки степени изменения ростстимулирующей активности фитогормонов при изменении условий среды были рассчитаны уравнения множественной линейной регрессии, связывающие скорость накопления биомассы с изменениями параметров внешней среды. Коэффициенты регрессии этих уравнений позволяют провести количественное сравнение влияния отдельных фитогормонов на ростовые параметры проростков при действии различных стрессовых факторов.

Полученные результаты полностью согласуются с данными, полученными на озимой пшенице [2]. Однако, следует отметить, что растения сои гораздо сильнее реагируют на аналогичное изменение уровней тех же самых стрессовых факторов, чем растения озимой пшеницы, что обусловлено глубокими различиями в их биологии.

Полученные результаты показывают, что предпосевная обработка семян фитогормонами усиливает реакцию растений на стрессовые факторы, причём с большой степенью вероятности можно предполагать, что природа стрессового фактора не имеет значения, что обусловлено неспецифической устойчивостью [3].

Можно полагать, что выявленная зависимость реакции проростков на предпосевную обработку фитогормонами от напряжённости стрессовых факторов отражает переориентацию основных метаболических путей развивающихся проростков с обеспечения ростовых процессов на активирование защитных реакций [4].

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края в рамках научного проекта №19-416-230044.

Литература

1. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений //Л.: Агропромиздат. / А.И. Ермаков, Л.: Агропроиздат, 1972. 457 c.

2. Подушин Ю.В., Федулов Ю.П., Дегтярёв Е.А. [и др.]. Влияние экзогенных фитогормонов на стартовый рост озимой пшеницы в зависимости от температуры и влажности проращивания семян//Труды Кубанского ГАУ, 2020. – №2(83). – p.130-135.

3. Шакирова Ф. М. Неспецифичесая устойчивость растений к стрессовым факторам и её регуляция. Уфа: Гилем, 2001. – 160 с.

4. Savchenko T.V,. Rolletschek Y., Dehesh K. Jasmonates-Mediated Rewiring of Central Metabolism Regulates Adaptive Responses| Plant Cell Physiol.- 2019 – V. 60(12): 2613–2620 (2019)

The influence of heteroauxin (10-8M), kinetin (10-8M) and gibberellin (in the form of GA-4.10-5M) on the start growth was studied on soybean variety Vilana.

The experiment was planned according to the scheme of a full two-factor experiment, where one factor was the temperature of seed germination (T1 = 12оC, T2 = 20оC, T3 = 32оC), the other was the humidity of the growing substrate - sand (B1 = 30%, B2 = 50%, B3 = 80%). The seeds treated with phytohormones were germinated in sand of a given humidity [2] in thermostats that allowed maintaining the set temperature with a maximum deviation from the set one of no more than 1,5оC.

After germination, until the leaves emerged from the coleoptile, the seedlings were washed from sand and weighed with an accuracy of 1 mg. The experiment was repeated three times.

The activity of the antioxidant system was assessed by the catalase activity of plant tissues [1].

Both stress factors, lowering the temperature and moisture deficiency, inhibited the accumulation of biomass both in control plants and those treated with hormones. Depending on the intensity of the stress factor, phytohormones either enhanced or inhibited the growth of seedlings.

Regardless of the temperature and methods of seed treatment, the biomass of seedlings increased with increasing substrate moisture. On the other hand, at all given substrate moisture levels, seedlings formed a larger biomass at a higher temperature.

At a germination temperature of 12оC, all phytohormones inhibited the accumulation of the total biomass of seedlings at all studied substrate moisture levels. The greatest growth inhibition by phytohormones was noted at 12оC in the variant with a substrate moisture content of 30%. In this variant of the experiment, heteroauxin and kinetin inhibited growth to the same extent, while the inhibitory effect of gibberellin was almost twice as weak. With an increase in humidity at this temperature up to 80%, the inhibitory effect of phytohormones was preserved, although the degree of growth inhibition decreased.

At a substrate moisture content of 30%, heteroauxin and kinetin retained their inhibitory effects on growth at all temperatures, although the degree of growth inhibition decreased with increasing germination temperature.

In contrast to heteroauxin and kinetin, seed treatment with gibberellin under conditions of water deficit (substrate moisture 30%) stimulated the growth of seedling biomass even at a temperature of 20оC.

Comparison of data on growth inhibition and catalase activity of seedling tissues showed that these parameters change in opposite directions with changing growing conditions: the more growth is inhibited, the higher the catalase activity. The maximum catalase activity of soybean seedling tissues after presowing seed treatment with phytohormones was observed when seeds were treated with heteroauxin and kinetin in plant tissues germinating at a substrate moisture content of 30% and a temperature of 12оC. It should be noted that it was in this variant that the maximum inhibition of seedling growth was observed.

To obtain a quantitative estimate of the degree of change in the growth-stimulating activity of phytohormones under changing environmental conditions, multiple linear regression equations were calculated that relate the rate of biomass accumulation with changes in environmental parameters. The regression coefficients of these equations allow a quantitative comparison of the effect of individual phytohormones on the growth parameters of seedlings under the action of various stress factors.

The results obtained are in full agreement with the data obtained on winter wheat [2]. However, it should be noted that soybean plants respond much more strongly to a similar change in the levels of the same stress factors than winter wheat plants, due to profound differences in their biology.

The obtained results show that presowing treatment of seeds with phytohormones enhances the response of plants to stress factors, and with a high degree of probability it can be assumed that the nature of the stress factor does not matter, due to nonspecific resistance [3].

It can be assumed that the revealed dependence of the response of seedlings to presowing treatment with phytohormones on the intensity of stress factors reflects the reorientation of the main metabolic pathways of developing seedlings from ensuring growth processes to the activation of protective reactions [4].

The study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research and the administration of the Krasnodar Territory within the framework of scientific project No. 19-416-230044.



References

1. Ermakov A.I. Methods of biochemical research of plants //L.: Agropromizdat. / A.I. Ermakov, L.: Agroproizdat, 1972. 457 p.

2. Podushin Yu.V., Fedulov Yu.P., Degtyarev E.A. [and etc.]. Exogenous phytoghormones effect on the growth of winter wheat, depending on the seeds germination temperature and humidity //Proceedings of the Kuban State Agrarian University, 2020. - No. 2 (83). – p.130-135.

3. Shakirova F. M. Non-specific resistance of plants to stress factors and its regulation. Ufa: Gilem, 2001. - 160 p.

4. Savchenko T.V. Rolletschek Y., Dehesh K. Jasmonates-Mediated Rewiring of Central Metabolism Regulates Adaptive Responses/ Plant Cell Physiol.- 2019 – V. 60(12): 2613–2620 (2019)