Получение и исследование гидропонных кормов и микрозелени на основе экологически чистого органического удобрения

МАЛИШЕВСКИЙ Максим Романович
ТАРАСОВ Сергей Сергеевич
МИХАЛЕВ Евгений Васильевич

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

Введение.

Успешное функционирование и#nbsp;развитие животноводства определяется многими факторами, наиболее значимыми из#nbsp;которых являются кормление, условия содержания и#nbsp;использования животных, их#nbsp;здоровье, генетическая ценность.

Большое значение имеет создание прочной кормовой базы, способной удовлетворить потребности животных в#nbsp;питательных веществах для#nbsp;полной реализации генетического потенциала. Одним из#nbsp;таких методов является способ гидропонного выращивания зеленых кормов [1, c. 45].

Гидропонный зеленый корм (ГЗК) в#nbsp;6−8 раз дешевле травяной муки, в#nbsp;5−6 раз#nbsp;— комбикорма и#nbsp;в#nbsp;3 раза#nbsp;— сена [2, c. 89].

Такой корм содержит требуемые питательные вещества и#nbsp;витамины, хорошо поедается и#nbsp;усваивается всеми сельскохозяйственными животными. Главной проблемой выращивания гидропонного зеленого корма является высокий процент поражаемости плесенью семян проращиваемых культур. Протравители и#nbsp;удобрения, которые уже используются достаточно дороги и#nbsp;не#nbsp;всегда экологически безопасны.

Цель работы: исследовать влияние разных концентраций органического удобрения на#nbsp;проростки пшеницы и#nbsp;кресс-салата проращиваемых методом гидропоники.

Методика исследований.

В#nbsp;чашки Петри раскладывали по#nbsp;50 и#nbsp;100 семян пшеницы и#nbsp;кресс-салата соответственно. После этого смачивали семена по#nbsp;10 мл#nbsp;исследуемого раствора [5, c. 27]. В#nbsp;качестве исследуемого раствора использовали органическое удобрение на#nbsp;основе отходов грибоводства в#nbsp;10%-ой и#nbsp;100%-й концентрации.

В#nbsp;качестве контрольной пробы применяли водопроводную воду. Проращивали в#nbsp;течение семи суток. Каждый опыт повторяли по#nbsp;3 раза. Определяли лабораторную всхожесть, показатели прорастания [3, c. 56], активность cупероксиддисмутазы [4, с. 15], каталазы [4, c. 12], экспрессию генов Cu/Zn SOD, Mn#nbsp;SOD, Fe#nbsp;SOD и#nbsp;CAT в#nbsp;прорастающих семенах с#nbsp;помощью полимеразной цепной реакции в#nbsp;режиме реального времени.

Для#nbsp;этого использовали набор для#nbsp;выделения тотальной РНК (ExtractRNA («Евроген», Россия). кДНК синтезировали, используя набор для#nbsp;обратной транскрипции ОТ-1 с#nbsp;М-MLV обратной транскриптазой и#nbsp;случайными (random) гексапраймерами («Синтол», Россия).

В#nbsp;качестве референсного гена использовался ген актина [Кузнецов, 2011]. Подпор праймеров проводили по#nbsp;кодирующему участку гена в#nbsp;программе Primer-BLAST (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast). Полученные олигонуклеотиды представлены в#nbsp;табл. 1.

Эксперимент проводился в 3 биологических и 3 биохимических повторностях. Результаты обработаны статистически, с расчётом среднее арифметическое (М) и стандартные отклонения () с использованием программы Microsoft Excel 2010 [6, c. 459].

Специфическим ферментом, препятствующим повреждающему влиянию супероксиданион- радикала кислородана биологические структуры, является супероксиддисмутаза (СОД), превращающая этот радикал в#nbsp;пероксид водорода. Последний обладает окислительными свойствами, но#nbsp;его реакции с#nbsp;органическими молекулами протекают относительно медленно.

Разработка физиолого-генетических аспектов проблемы свободных радикалов и, в#nbsp;частности, изучение полиморфных белковых и#nbsp;ферментных систем, регулирующих протекание свободно радикальных реакций, может оказаться одним из#nbsp;реальных путей решения физиолого-химических проблем продуктивности.

Исследование активности антиоксидантных ферментов в#nbsp;прорастающих семенах пшеницы показало четкую зависимость от#nbsp;дозы органического удобрения на#nbsp;основе отработанного соломенного субстрата вешенки. На#nbsp;рис.#nbsp;1 показано, что 10%-й раствор органического удобрения не#nbsp;значительно усиливает активность СОД, а#nbsp;100% раствор существенно подавляет активность данного фермента.

У#nbsp;суточных семян пшеницы, культивируемых на#nbsp;100%-м растворе органического удобрения, наблюдается отставание в#nbsp;экспрессии генов Cu/Zn SOD, Mn#nbsp;SOD, Fe#nbsp;SOD, СAT (рис. 3). Уровень транскрипции исследуемых нами генов пшеницы как у#nbsp;суточных прорастающих семян, так и#nbsp;у#nbsp;недельных проростков выращенных на#nbsp;10%-м органическом удобрении, оказался выше контрольных образцов.

Количество транскриптов иРНК Fe#nbsp;SOD фактически было минимальным и#nbsp;статистически значимо не#nbsp;отличалось во#nbsp;всех исследуемых образцах прорастающих семян на#nbsp;фоне воздействия разными дозами органического удобрения. Слабая реакция и#nbsp;отсутствие, эффекта гена Fe#nbsp;SOD объясняется его локализацией в#nbsp;хлоропластах, которые в#nbsp;суточных проростках ещё не#nbsp;сформированы, а#nbsp;следовательно транскрипция и#nbsp;РНК их#nbsp;генов не#nbsp;имеет смысла.

Аналогичная картина наблюдалась и при исследовании активности каталазы в прорастающих семенах пшеницы, однако результаты были более резко выраженными (Рис. 2)

Положительное влияние 10%-го раствора органического удобрения наблюдается как в измерениях активности cупероксиддисмутазы и каталазы, так и в экспрессии генов Cu/Zn SOD, Mn SOD, Fe SOD и САТ в прорастающих семенах пшеницы. 100%-й раствор замедляет метаболизм прорастающих семян.

Заключение.

По исследуемым признакам исследуемое органическое удобрение показала положительный эффект только при 10 %-й концентрации, в 100%-й концентрации наблюдался ростингибирующий эффект.

Проведенные опыты и теоритические исследования по вопросу создания субстратов для гидропонного выращивания сельскохозяйственных растений из отходов АПК, дают основу для проведения дальнейших исследований по изучению и внедрению данного приема, как один из методов защиты с.-х. растений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бакай#nbsp;С.#nbsp;М., Гетя#nbsp;Н.#nbsp;В. / Изучение технологии выращивания зеленых кормов гидропонным методом // Свиноводство. —#nbsp;1970. —#nbsp;№ 11. —#nbsp;С. 67−68.

2. Кругляков#nbsp;Ю.#nbsp;А. / Оборудование для#nbsp;непрерывного выращивания зеленого корма гидропонным способом. // М.: ВО#nbsp;Агропромиздат, 1991. —#nbsp;79 с.

3. Молекулярно-генетические и#nbsp;биохимические методы в#nbsp;современной биологии растений / под ред. Вл.В. Кузнецова, В.#nbsp;В.#nbsp;Кузнецова, Г.#nbsp;А.#nbsp;Романова. // М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. —#nbsp;487 с.

4. Методика определения силы роста семян кормовых культур / В.#nbsp;И.#nbsp;Карпин [и др.]. // М.: Изд-во РГАУ- МСХА, 2012. —#nbsp;16 с.

5. Методы определения редокс-статуса культивируемых клеток растений: учеб.-метод. пособие / Г.#nbsp;В.#nbsp;Сибгатуллина [и др.]. // Казань: Казанский (Приволжский) Федеральный университет, 2011. —#nbsp;61 с.

6. Гриценко#nbsp;В.#nbsp;В., Дмитриева#nbsp;В.#nbsp;А., Бугаев#nbsp;П.#nbsp;Д. / Совершенствование методики проращивания семян при определении всхожести // Селекция и#nbsp;семеноводство. —#nbsp;1987. —#nbsp;№ 2. —#nbsp;С. 42−43.

7. Гланц С. / Медико-биологическая статистика. —#nbsp;М.: Практика, 1999. —#nbsp;459 с.

Malishevsky M.R. Tarasov S.S. Mikhalev E.V.

Nizhny Novgorod State Agricultural Academy

Keywords: green food, complex fertilizers, gene expression, photosynthetic pigments, antioxidant status.

The purpose of this study is to find an environmentally safe solution to this problem, as well as a more detailed study of the effect of organic fertilizers on the process of germination and growth of plant shoots on the example of common wheat (Triticum vulgare L.).