Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы. 7
1.1 Аккумулирование селена растениями в природных условиях. 7
1.2 Формы соединений селена и их накопление в различных частях растений. 12
1.3 Действие селена на рост, развитие и физиологические процессы в растениях . 15
1.4 Действие селена на рост, развитие и физиологические процессы в условиях стресса. 21
1.5 Влияние минерального питания на сексуализацию растений. 23
ГЛАВА 2. Объект и методы исследования. 27
ГЛАВА 3. Действие селена на рост, развитие и проявление пола в культуре изолированных зародышей семян конопли . 36
3.1 Действие селена на рост, развитие и проявление пола. 36
3.2 Совместное действие селена и низких положительных температур на процессы роста, развития и проявление пола . 44
3.3 Совместное действие селена и фитогормонов на процессы роста, развития и проявление пола. 48
ГЛАВА 4. Влияние селена на ранние этапы онтогенеза конопли .
4.1 Влияние селената натрия на рост проростков у разных сортов конопли. 53
4.2 Влияние селената натрия на митотическую активность меристем корней проростков конопли . 56
4.3 Изменение содержания пролина у разных сортов конопли при температурном стрессе. 66
ГЛАВА 5. Влияние селена на рост, развитие и проявление пола у двудомных растений конопли в естественных условиях выращивания (полевые опыты).
5.1 Действие селена на ростовые процессы и развитие растений конопли. 73
5.2 Проявление пола у двудомных растений конопли под действием селена и регуляторов роста . 88
5.3 Влияние селена на содержание фитогормонов. 91
5.4 Влияние селена на содержание пигментов в листьях растений и интенсивность фотосинтеза. 101
5.5 Влияние селена на жизнеспособность и прорастание пыльцы у растений конопли разных сортов. 115
5.6 Влияние селена на урожай семян растений конопли разных сортов. 118
Заключение. 120
Выводы 128
Литература. 130
- Действие селена на рост, развитие и физиологические процессы в растениях
- Совместное действие селена и низких положительных температур на процессы роста, развития и проявление пола
- Влияние селената натрия на митотическую активность меристем корней проростков конопли
- Проявление пола у двудомных растений конопли под действием селена и регуляторов роста
Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время широко обсуждается роль селена в растительном мире. Интерес к данному микроэлементу обусловлен тем, что его недостаток в кормах животных и пище человека является причиной ряда тяжелых заболеваний. Соединения селена используются в качестве пищевых добавок в целях профилактики недостачи данного микроэлемента в организме человека. Во многих исследованиях было показано, что селен проявляет антиканцерогенное действие (Блинохватов, 2001; Lyi, Heller, Rutzke et al., 2005). В нашей стране существуют обширные регионы с низким содержанием селена в почве и природных объектах, что ставит задачу обогащения сельскохозяйственной продукции этим элементом.
Большинство исследований было сосредоточено на том, как максимально повысить содержание селена в растениях (Ермаков, Ковальский, 1974; Ягодин, Торшин, 1994-2001; Дудецкий, 1998; Голубкина, 1999). В ряде работ показана роль микроэлемента в усилении адаптивного потенциала растений (Серегина, 2000; Вихрева, 2001; Санькова, 2001; Кузнецов Вас.В., 2004).
Тем не менее, механизмы действия селена на рост и развитие растений практически не изучены. В настоящее время отсутствуют какие-либо данные о влиянии микроэлемента на гормональный статус растений. Вероятность этого очень высока, так как действие селена на организм носит полифункциональный характер и распространяется на многие физиологические процессы. Совсем не изучено действие элемента на пол растений. Раскрытие проблемы пола у растений имеет важное теоретическое и практическое значение. Это обусловлено теми перспективами, которые могут открываться в селекционной работе и практике растениеводства по мере овладения процессами регуляции проявления пола у растений (Вавилов, 1932; Сабинин, 1963). Реализация пола в естественных условиях зависит от различных внешних воздействий, в том числе и от минерального питания растений. Можно отметить недостаток сведений о сортоспецифичности действия селена. Следует также продолжить исследования протекторной роли данного микроэлемента в стрессорных условиях.
Трудность изучения механизмов действия селена и его роли в организме возникает в связи с тем, что в природных условиях на растения действует множество других факторов. В целях изучения прямого действия селена на рост, развитие, проявление пола, физиологические процессы использовался метод культуры изолированных зародышей.
Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение действия селена в форме селената натрия на рост, развитие и проявление пола у двудомных растений конопли посевной {Cannabis sativa L.).
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: исследовать действие селена на ростовые процессы у растений конопли на разных фазах развития; выявить особенности действия селена на разные сорта конопли; исследовать эффект селена на ростовые процессы, основные фазы развития и проявление пола в культуре изолированных зародышей конопли; выяснить действие селена на содержание фитогормонов, прежде всего, гиббереллинов и цитокининов, основной пары фитогормонов, определяющих признаки пола у растений; изучить влияние селена на проявление пола у двудомных растений конопли; проследить за аккумуляцией протекторного соединения — пролина в растениях под действием селена и низких положительных температур; определить влияние селена на содержание пигментов и интенсивность фотосинтеза растений конопли.
Научная новизна. Впервые проведены исследования по влиянию селена на ростовые процессы, прохождение основных этапов онтогенеза и проявление пола в культуре изолированных зародышей конопли. Установлено изменение баланса фитогормонов под действием селена. Впервые показано, что селен сдвигает признаки пола у двудомных растений конопли в женскую сторону. Проведен сравнительный анализ действия селена на разные сорта конопли.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Экспериментально подтверждена гипотеза о возможности влияния селена на фитогормональный статус растений. Впервые показана способность селена усиливать женскую сексуализацию двудомных растений конопли. Подтверждена возможность применения селена для повышения сопротивляемости сельскохозяйственных культур к неблагоприятным внешним воздействиям. Выявлено усиление ростовых процессов и ускорение развития растений конопли под действием селена.
Результаты работы могут быть использованы в практике растениеводства в целях регулирования процессов роста, развития, проявления пола у растений и повышения устойчивости растений к стрессорным воздействиям.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
Селен проявляет в отношении двудомных растений конопли на ювенильном этапе онтогенеза росторегулирующую активность, стимулирует в оптимальных дозах рост и развитие растений. Стимулирование роста и развития растений конопли под влиянием селена происходит за счет усиления митотической активности клеточных меристем, фотосинтетической активности.
Селен влияет на фитогормональный статус растений конопли и усиливает женскую сексуализацию двудомных растений конопли.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на научно - практической конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков» (Ярославль, 2003); на V съезде Общества физиологов
6 растений России и приуроченной к нему конференции «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003); на Годичном собрании Общества физиологов растений России и приуроченной к нему Международной научной конференции «Проблемы физиологии растений Севера» (Петрозаводск, 2004); the 14Ih FESPB Congress (Cracow, Poland, 2004); на Годичном собрании Общества физиологов растений России и приуроченной к нему Международной конференции «Физиологические и молекулярно - генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005); на Всероссийской научно - практической конференции «Образование, наука, медицина: эколого - экономический аспект» (Пенза, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Действие селена на рост, развитие и физиологические процессы в растениях
Необходимость селена для растений полностью не доказана. Этот вопрос до настоящего времени остается дискуссионным. В большинстве случаев обработка растений различными соединениями селена не приводила к получению значительных прибавок в урожайности сельскохозяйственных культур. Это послужило основанием или полностью отрицать значимость селена для растений, или считать этот элемент условно необходимым для их жизнедеятельности (Mbagwu, 19S3; Ylaranta, 1983; Дудецкий, 1998; Машкова, 1998; Торшин, 1998).
Некоторые ученые в своих исследованиях отмечают, что селей не оказывает влияния на урожайность культур в умеренных дозах, но высокие концентрации элемента приводили к негативным последствиям (Ермаков, Ковальский, 1974; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Постников, Илларионова, 1991). Более того, Е.Г. Боллард показал, что каллусные культуры аккумулирующих и неаккумулирующих селен видов астрагалов произрастали без селена в среде в течение нескольких лет (Bollard, 1983). Однако полностью исключать биологическую необходимость селена для высших растений нельзя, так как известна способность растений усваивать, помимо почвенного селена, элемент из воздушного пула. Так диметилселен может активно поглощаться листьями и транспортироваться к корням. Около 2% селена растения могут поглощать из атмосферы. При низких концентрациях элемента в почве размеры поступления селена в растения из воздушного пула могут увеличиться до 10% и более, особенно в местах с повышенным выбросом в атмосферу диметилселена — животноводческие комплексы, непроточные водоемы (Bollard, 1983; Zeive, Peterson, 1985; Торошин, Удельнова, Ягодин, 1996). К тому же, механизмы действия селена на рост и развитие растений до конца не изучены. В настоящее время накоплено большое количество фактов подтверждающих участие элемента в тех или иных физиологических процессах. И. Пейс, систематизировавший работы по классификации микроэлементов, относит селен к элементам «частично эссенциальным» для растений (Pais, 1992). В ряде работ сообщается о стимулирующем влиянии оптимальных концентраций элемента на рост и развитие некоторых растений - зерновых, конских бобов, горчицы, проса, клевера, ярового рапса и укропа, амаранта, козлятника восточного (Бобко, Шендуренкова, 1945; Ягодин и др., 1992; Торшин и др., 1996; 1997; 2001; Вихрева, 2001). Селенат натрия и элементный селен, внесенные в почву, благоприятно действовали на рост и развитие пшеницы, положительно влияли на интенсивность прорастания семян и развитие проростков озимого ячменя (Шакури, 1974; 1976). Наибольшее влияние селен оказал на развитие корневой системы растений. При этом автор отмечает увеличение биологической активности почвы в опытных вариантах по сравнению с контрольными. При внесении селена в почву возростало количество почвенных микробов (с 258 тыс/г до 4330 тыс/г почвы). В исследованиях было отмечено, что микроэлемент ускорял дифференцирование тканей мезофилла и проводящей системы. В исследованиях Х.А. Исмаилова сообщается о небольшом ростостимулирующем эффекте растворов селената натрия по отношению к проросткам пшеницы. Автор отмечает, что предпосевное замачивание семян в растворах соли приводит к стимулированию роста растений. Причем это более ярко проявляется в полевых, а не в лабораторных опытах. Селенат натрия в концентрации 10" — 10"4% оказывал ростостимулирующее действие и на растения кукурузы. Причем можно отметить сортоспецифичность в действии элемента на растения кукурузы. В зависимости от сорта растений прибавка урожая зеленой массы колебалась от 12 до 104% (Исмаилов, 1974; 1976). Элемент положительно влиял на заложение адвентивных почек у проростков салата в условиях in vitro (Торшин и др., 1997). Многие исследователи сообщают о тесной взаимосвязи метаболизма серы и селена. Селен может замещать серу в определенных аминокислотах. Примером может служить селенометионин (Школьник, 1974). S и Se -метионин включается в полипептиды сходным образом (Klayman, Gunther, 1973; Broun, Shrift, 1982; Bollard, 1983). В работе Н.Л. Прониной (Пронина и др., 2002) сообщается, что при снижении концентрации серы в среде культивирования в 10 раз накопление селсната у Spirulina platensis значительно возрастало в расчете как на сухую массу (вдвое), так и на белок (втрое). При этом основная доля Se включалась в белковую фракцию, поскольку его содержание в белке и в суммарной биомассе в расчете на единицу сухой массы различалась незначительно. Увеличение при дефиците серы содержания Se в белковой фракции можно объяснить конкурентными отношениями химических аналогов и Se в метаболизме цианобактерий, что наблюдается и у других организмов. В то же время общее содержание белка в биомассе снижалось в 2 раза, что указывает на изменение ее качественного состава. Таким образом, повышение отношения Se/S в среде глубоко угнетает синтез белка, но повышает замещение серы на селен в серосодержащих аминокислотах.
Селен может также замещать серу в некоторых ферментах, например в Р-галактозидазе (Школьник, 1974; Bollard, 1983).
Установлено присутствие селена в ферредоксинах хлоропластов вместо серы (Ермаков, Ковальский, 1974; Постников, Илларионова, 1991; Pilon-Smits, Garifullina, Abdel-Ghany et al., 2002). Предполагается, что элемент принимает участие в реакциях образования хлорофилла. В ряде работ показано увеличение интенсивности фотосинтеза вследствие применения соединений селена (Bollard, 1983; Торшин, Удельнова, Ягодин, 1996; Дианова, 1997; 1999). Селен был обнаружен в ряде ферментов в хлоропластах — селеноцистеинлиаза (РІІоп, Owen, Garifullina et al., 2003).
Совместное действие селена и низких положительных температур на процессы роста, развития и проявление пола
В ряде исследований последних лет отмечается способность селена участвовать в регуляции адаптивного потенциала растений (Блинохватов, 2001; Вихрева, 2001; Кузнецов Вас. Вл., 2004). Защитный эффект микроэлемента проявляется тем контрастнее, чем более жестким является стрессорное воздействие. Применение метода культуры изолированных зародышей семян конопли для изучения данного вопроса является весьма перспективным. Во-первых, существует возможность проследить за процессами роста и развития на самых ранних этапах онтогенеза растений. Во-вторых, стрессорное воздействие изучается в строго контролируемых—— условиях, которые можно моделировать. В-третьих, снимаются некоторые побочные и нежелательные для проведения эксперимента воздействия условий окружающей среды. Например, селен активирует деятельность почвенной микрофлоры, которая во многом определяет темпы и особенности развития растений.
Было проведено 3 опыта с культурой изолированных зародышей конопли. В каждом из них в варианте 1 зародыши высаживали в пробирки с чистой средой Уайта (контроль); в варианте 2 семена после того, как зародышевая оболочка лопалась (18 часов замачивания) подвергались 24-х часовому воздействию температуры + 4С и потом высаживали в пробирки; вариант 3 - в питательную среду добавляли селенат натрия в концентрации 0,0005 мМ; вариант 4 - воздействие температуры + 4С и Na2SeC 4 в концентрации 0,0005 мМ.
Стрессорное воздействие приводило к замедлению ростовых процессов у растений конопли сорта «Кубанская ранняя». Так, например, длина побега 32-х дневных мужских растений снизилась на 9,9%, женских - на 10,3% по сравнению с контрольными показателями. Длина корней соответственно снизилась на 8,9% и 19,1% по сравнению с контролем. При этом на 4 дня задерживалось время наступления фазы бутонизации. Добавление в среду выращивания селената натрия в оптимальных концентрациях снимало ростоингибирующий эффект стрессорного воздействия низких положительных температур.
У среднеспелого сорта «Зеница» воздействие низких положительных температур задерживало рост корней мужских растений на 17,і%, женских -на 19,7% по сравнению с контролем (возраст растений на момент измерения - 32 дня). На рост побега действие температур не влияло. Фаза бутонизации растений в вариантах без селена наступала одновременно. Добавление в среду выращивания селената натрия не только снимало ростоингибирующее действие стрессора, но и стимулировало рост и развитие корней и побега относительно контроля (без стресса).
У сорта «Славянка» воздействие низкими положительными температурами также задерживало рост корней (мужских растений - на 11,4%, женских - на 9,3% по сравнению с контролем). На рост побега низкотемпературное воздействие не оказало влияние. Наблюдалось стимулирование роста растений при добавлении селената натрия в среду Уайта в условиях стресса по сравнению с контрольными растениями (стресс). Так, например, длина побега мужских опытных растений на 12,1% превышала контрольный показатель, женских — на 8,3%. Длина корней в опыте при этом увеличилась у мужских растений на 28,2%, у женских — на 13,3% по сравнению с контролем. Время наступления фазы бутонизации растений было примерно одинаковым во всех вариантах.
Кратковременное воздействие на растения низкими положительными температурами приводило к усилению женской сексуализации. У среднеспелого и позднеспелого сортов наблюдалось появление при этом интерсексов (15,8 и 11,8% соответственно), хотя в контроле до этого воздействия их не было. Селенат натрия также усиливал феминизацию растений. При этом совместное его действие с низкими положительными температурами приводило к исчезновению интерсексов.
Ростовые процессы отличаются высокой чувствительностью к изменениям в окружающей среде. Изменения, которые происходят под действием низкотемпературного стресса на первых этапах роста проростков, сказываются в последствии на протекании многих важнейших биохимических и физиологических процессов у растений. В ходе данной серии опытов было показано, что воздействие низких положительных температур задерживает рост растений конопли. Добавление в среду выращивания селената натрия в оптимальных концентрациях снимает это ростоингибирующее действие. Таким образом, можно предположить, что эффект росто стимуляции для растений конопли, который был обнаружен в предыдущих опытах, частично вызван способностью селена снижать негативные для роста и развития растений последствия стрессоров, практически всегда имеющих место на всех этапах органогенеза.
Одним из возможных механизмов действия селена на рост, развитие, некоторые физиологические процессы и проявление пола является влияние микроэлемента на фитогормональный статус растений. О вероятности такого воздействия сообщается в ряде работ (Блинохватов, Вихрева, Хрянин, 2001). В интактном растении, как правило, имеет место сложное взаимодействие между отдельными гормонами. Процессы роста, развития и дифференциации признаков пола у растений контролируются многокомпонентной гормональной системой регуляции. Определенную роль в этом играют и ингибиторы роста.
В предыдущих опытах был обнаружен ростостимулирующий эффект селена у растений конопли. Для среднеспелого сорта было показано также стимулирование развития растений. В дальнейшем было важным провести серию опытов по совместному влиянию на рост и развитие растений микроэлемента и ингибиторов, тормозящих рост растений, а именно абсцизовой кислоты и этилена. АБК и этилен во многих системах ведут себя , как антагонисты по отношению ко всем другим фитогормонам.
Влияние селената натрия на митотическую активность меристем корней проростков конопли
Классическим объектом для изучения роста, деления и дифференцировки клеток служит корень. Ткани корня в отличие от апикальных меристем побега характеризуются относительной простотой анатомического строения, более четким разделением от зоны растяжения и дифференциации и высокой пролиферативной активностью (Иванов, 1974; Гудков, 1988). Митотическая активность клеток - один из наиболее чувствительных к изменяющимся внешним условиям внутриклеточных процессов. К тому же этот показатель быстро регистрируется визуально. Именно процессы в апексах служат причиной изменения темпов роста растений. Они определяют последовательность органогенеза и координируют процессы роста и ветвления целого растения.
После установления ростостимулирующего эффекта селена на растения конопли нами была поставлена серия опытов по выяснению действия микроэлемента на митотическии индекс (МИ) апикальных корневых меристем.
В контроле для выращивания растений использовалась дистиллированная вода. Для выращивания опытных растений использовались растворы Na2SeC 4 в концентрациях - 529,10; 52,91; 5,29; 0,53; 0,05; 0,005; 0,0005; 0,00005 мМ.
В ходе опыта отмечали время начала первых митотических делений, после чего в течение 12 ч с интервалом 2 ч подсчитывали величину МИ. Результаты представлены на рис. 4-6. Приведены средние арифметические и их стандартные ошибки по трем повторностям.
Исследования показали, что добавление в среду выращивания селената натрия в оптимальных концентрациях ускоряет начало первых митотических делений в апикальных корневых меристемах. Так у контрольных растений сорта «Кубанская ранняя» первые митозы нами были обнаружены спустя 38 часов после замачивания семян, а у опытных растений (0,0005 — 0,05 мМ) — спустя 36 часов. Замачивание семян конопли в наиболее концентрированных растворах селената натрия (530 и 53 мМ) ингибировало митоз меристем корней. В данных вариантах величина МИ достигала лишь 39,9 - 58,8% (530 мМ) и 54,5 - 76,4% (53 мМ) от значения контрольного показателя. Максимальные значения митотических индексов зафиксированы в вариантах с использованием растворов селената натрия в концентрации 0,005 и 0,05 мМ (+ 23,2 - 57,3% и + 7,3 - 31,8% относительно контроля). Максимум МИ и в контроле, и в опыте наблюдался у проростков в возрасте 40 часов.
У растений среднеспелого сорта селенат натрия в концентрациях 0,00005 - 0,005 мМ стимулировал более раннее начало митотических делений в опыте по сравнению с контролем. Высокие концентрации соли (53,0 - 530,0 мМ) не только ингибировали митоз меристем корней, но и задерживали начало первых делений на 2 часа. Так, например, первые митотические деления в варианте опыта с концентрацией Na2Se04 530,0 мМ нами были обнаружены у проростков в возрасте 42 часов (в контроле - 40 часов). Величина митотического индекса корневых меристем достигала при этом лишь 42,7 - 56,5% от значения контрольного показателя. Оптимальные для митотическои активности меристем корней проростков конопли сорта "Зеница" концентрации Na2Se04 составили 0,00005 - 0,005 мМ. Максимальные значения МИ наблюдались при замачивании семян в растворах селената натрия в концентрации 0,0005 мМ. Величина МИ при этом в опыте была на 21,7 - 91,5% больше, чем в контроле. Максимум МИ наблюдался в контроле у проростков в возрасте 46 часов, в опытных вариантах - спустя 44 - 46 часов после замачивания семян.
Замачивание семян конопли сорта «Славянка» в растворах селената натрия с концентрацией соли 53,0 - 530,0 мМ ингибирует митотические деления клеток меристем корней. Величина МИ в варианте опыта с концентрацией соли в среде 530,0 мМ составляла 43,1 - 56,7% от МИ контроля. При этом начало первых митотических делений задерживалось на 2 часа и наблюдалось у проростков в возрасте 42 часов (в контроле - 40 часов). Максимальные значения МИ в опыте наблюдались при концентрации Na2Se04 в среде 0,0005 - 0,00005 мМ (+ 13,3 - 115,4% и + 9,8 - 111,5% относительно контроля). В этих вариантах, а также при концентрации Na2Se04 0,005 мМ первые митозы наблюдались у 38-часовых проростков (в контроле - 40 часов).
Таким образом, полученные результаты показывают, что селенат натрия влияет на митотическую активность меристем корней проростков конопли. Воздействие оптимальных доз селената натрия (0,00005 -0,005 мМ) приводит к интенсификации клеточных делений, увеличивая средний МИ корневых меристем у сорта «Кубанская ранняя» на 23,2 - 57,3%; у сорта «Зеница» - на 21,7 - 91,5%; у сорта «Славянка» - на 13,5 - 115,4% по сравнению с контролем. Применение растворов высоких концентраций (53,0 -530,0 мМ) снижает величину митотического индекса.
Проявление пола у двудомных растений конопли под действием селена и регуляторов роста
Таким образом, у всех 3-х сортов конопли при замачивании семян в растворах Na2Se04 (концентрация соли: 0,05 - 5,30 мМ) селен проявил на ювенилыюм этапе онтогенеза ростостимулирующее действие. Другие виды обработок - опрыскивание растений и внесение микроэлемента в почву не оказали подобного эффекта на рост растений. Исключение составил раннеспелый сорт, где опрыскивание растений растворами селената натрия (концентрация соли -5,30 мМ) в фазу 3-х пар листьев также положительно повлияло на рост побега.
На протяжении всего периода вегетации растений проводились наблюдения за временем наступления основных фаз развития. В табл. 17 показаны сроки наступления фаз развития растений конопли разных сортов. В опыте были следующие варианты: 1. Контроль; 2. Замачивание семян перед посевом в растворах Na2Se04 в концентрации 2,65 мМ; 3. Опрыскивание растений в фазу 3-х пар настоящих листьев растворами Na2Se04 в концентрации 5,30 мМ; 4. Внесение Na2Se04 в почву в виде растворов с концентрацией соли 21,20 мМ. Замачивание семян перед посевом в растворах Na2Se04 у раннеспелого сорта на 3 дня ускоряло наступление фазы 3-х пар настоящих листьев и на 2 - 6 дней цветение растений. У среднеспелого сорта подобных изменений обнаружено не было. У растений сорта «Славянка» предпосевная обработка семян селенатом натрия ускоряла только наступление фазы бутонизации, а на другие фазы развития растений практически не повлияла.
Опрыскивание растений в фазу 3-х пар настоящих листьев ускоряло наступление последующих фаз развития растений. Это наблюдалось у всех 3-х сортов конопли. Так, фаза бутонизации наступала у опытных растений раньше, чем в контроле на 5 дней у раннеспелого сорта, на 3 дня у среднеспелого сорта и на 7 дней у позднеспелого сорта.
Внесение селена в почву на первых этапах онтогенеза задерживало процесс развития растений конопли. У раннеспелого сорта это наблюдалось до фазы образования 4-5 пар настоящих листьев, которая у опытных растений наступила на 5 дней позже, чем у контроля. Однако фаза бутонизации у опытных растений наступила на 3 дня раньше, чем у контрольных растений. Цвести опытные растения также стали раньше контрольных на 3 - 6 дней. У растений среднеспелого и позднеспелого сортов внесение селена в почву на ювенильном этапе онтогенеза несколько замедляло процессы развития растений. Об этом свидетельствуют более поздние сроки наступления фазы образования 3-х пар листьев и фазы бутонизации растений. Однако цвести опытные растения стали раньше контрольных на 1 - 6 дней.
Таким образом, предпосевное замачивание семян в растворах Na2Se04 активизирует ростовые процессы на ювенильном этапе онтогенеза у всех 3 сортов конопли. При этом у раннеспелого и позднеспелого сортов стимулируется также процесс развития растений, о чем свидетельствует более раннее наступление основных фаз развития в опыте по сравнению с контролем. Опрыскивание растений растворами селената натрия в фазу 3-х пар настоящих листьев ускоряет процесс развития конопли всех 3 сортов, не проявляя ро сто стимулирующего эффекта.
Внесение селена в почву на первых этапах онтогенеза задерживало развитие растений у всех сортов конопли. Однако фазы бутонизации и цветения наступили у опытных растений раньше, чем у контрольных на I - 6 дней. Видимо, это связано с тем, что селен стимулирует заложение зачаточных цветочных меристем в апексах и, как следствие, это выражается затем в ускорении наступления фаз бутонизации и цветения.
При замачивании семян конопли в растворах селената натрия усиливается, как было показано в лабораторных опытах, митотическая активность апикальных меристем, активируется рост клеток растяжением.
Причем ростостимулирующий эффект проявляется лишь при воздействии селена на прорастающие семена и проростки растений. Вероятно, более раннее воздействие микроэлемента на растения (предпосевное замачивание семян) запускает в их клетках определенные механизмы, результатом которых являются усиление ростовых процессов, процессов органообразования.
Более позднее воздействие селена (опрыскивание растений в фазу 3-х пар настоящих листьев) уже не активирует ростовые процессы у конопли. Но при этом, ускоряется наступление последующих фаз развития растений.
Первоначальное задерживание развития растений конопли при внесении селена в почву, вероятно, можно объяснить применением растворов с несколько завышенной концентрацией селената натрия. В опытах на культуре изолированных зародышей семян конопли, а также в лабораторных опытах нами было показано, что направленность и эффект от действия селена на растения конопли зависят от доз элемента. Но так как селен, который вносится в почву, активно используется микроорганизмами (Блинохватов, 2001), а также довольно интенсивно вымывается из почвы (Ермаков, Ковальский, 1974), то вполне вероятно, что в последствии его концентрация в почве снижается. Это и приводит к стимулированию в дальнейшем процессов развития у растений конопли.
Формообразовательные процессы у высших растений определяются клеточными взаимодействиями, которые индуцируют и поддерживают деление и рост клеток. Скорость клеточных делений и интенсивность роста клеток находятся под контролем систем регуляции и управления целого организма. У растений главными факторами регуляции и управления являются фитогормоны (Полевой, Саламатова, 1991). Полученные результаты по действию селената натрия на рост и развитие растений конопли разных сортов в полевых, лабораторных, а также в опытах на культуре изолированных зародышей семян конопли, позволили нам предположить, что селен влияет на фитогормональный статус двудомных растений конопли.Усиление женской сексуализации в опытах по культуре изолированных зародышей семян конопли служило дополнительным подтверждением влияния селена на гормональный баланс в растениях. Этот вопрос требовал более детального изучения.
