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.