employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
GRNTI 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
The spectrum of soluble proteins of spring wheat leaves was studied for foliar treatment with chelated copper, molybdenum-containing microfertilizer ZhUSS-2 (0.1% solution). Electrophoretically, polypeptides with a molecular mass of 13.2 - 145 kD were detected. The qualitative composition of soluble proteins in the leaves of spring wheat plants under the influence of foliar treatment during the vegetation did not change, however, their quantitative changes were observed. During a single treatment of spring wheat in the tillering phase, an increase in polypeptides with a molecular mass of 145 and 94 kD was recorded; the content of polypeptides with molecular weights of 13.2 - 66 kD decreased in comparison with the control sample. When the plants were sprayed twice in the tillering and tubing phases, the content of these polypeptides as well as polypeptides with molecular weights of 45 and 41 kD increased. The content of other detected polypeptides also decreased compared to the control variant. During a three-fold treatment of spring wheat plants in the tillering, tubing and blossoming-flowering phases with the ZhUSS-2 preparation, the number of all detected polypeptides increased in comparison with the control sample. Thus, the response of the metabolism of soluble proteins in the cells of spring wheat leaves to the action of foliar top dressing with copper, molybdenum-containing chelate microfertilizer of ZhUSS-2 brand in different phases of vegetation is different and depends on the dose of exposure. Particular attention should be paid to the role of two polypeptides in the treatment of vegetative plants by ZhUSS-2 M.M. 94 kD and, mainly, 145 kD. There is a reason to believe that copper molybdenum-containing chelate microfertilizer ZhUSS-2 exhibits the action of an abiogenic elicitor, which leads to activation of the gene apparatus of cells. The possible functional role of these proteins is discussed.
spectrum of polypeptides, leaves, spring wheat, foliar treatment, chelate microfertilizer, ZhUSS-2 brand.
Общеизвестно, что функциональная активность клеток обусловлено активностью растворимых белков, проявляющих ферментативную, регуляторную, защитную и другие функции [1,2,3]. В настоящее время практически не изученным остается вопрос о спектре растворимых белков сельскохозяйственных растений при некорневой обработке микроудобрениями в ходе вегетации. Это и явилось целью настоящей работы.
Условия, материалы и методы исследований. Объектом исследования являлась яровая пшеница. Полевые опыты проведены на опытных полях учебного хозяйства Казанского государственного аграрного университета. Технология возделывания описана нами ранее [4]. Полевые опыты были проведены по следующей схеме: в первом варианте – пшеница в посеве без обработки; во втором варианте растения пшеницы опрыскивали хелатным медь, молибденсодержащим микроудобрением марки ЖУСС-2 в концентрации 0,1 % однократно в фазу кущения; в третьем варианте растения обрабатывали этим препаратом двухкратно в фазах кущения и выхода в трубку; в четвертом варианте некорневая обработка растений данным препаратом проводилась трехкратно в фазах кущения, выхода в трубку и колошения-цветения. Лиганд ЖУСС-2 – моноэтаноламин [5].
Одномерный электрофорез растворимых белков листьев пшеницы через 1 сутки после опрыскивания проводили в 12% полиакриламидном геле в присутствии 2% додецилсульфата натрия [6]. Электрофореграммы получали сканированием на денситографе с последующей обработкой программой Scion Image version. Относительное содержание (в %) полипептидов определяли по программе Scion Image [4]. В качестве белков-маркеров для электрофореза использовали стандартный набор белков с молекулярными массами 14,2 - 66 кД (фирма-поставщик «Helicon»).
Анализ и обсуждение результатов. Электрофоретически обнаружены полипептиды с молекулярными массами 13,2 - 145 кД (рис. 1 - 4). Качественный состав растворимых белков в листьях растений пшеницы под действием некорневой обработки в ходе вегетации не изменялся, однако, наблюдались их количественные изменения. При однократной обработке регистрировалось увеличение полипептидов с молекулярными массами 145 и 94 кД (рис. 2; табл. 1); содержание полипептидов с молекулярными массами 13,2 - 66 кД уменьшалось по сравнению с контролем (рис. 2, табл. 1). При двукратном опрыскивании увеличивалось содержание этих же полипептидов, а также полипептидов с молекулярными массами 45 и 41 кД (рис. 3; табл. 1). Содержание других обнаруженных полипептидов снижалось по сравнению с контролем.
1. Alekhina N.D. Fiziologiya rasteniy: Uchebnik dlya stud. vuzov. [Plant physiology: a manual for students of Universities]. / N.D. Alekhina, Yu.V. Balnokin, V.F. Gavrilenko and others; editorship I.P. Yermakov. – M.: Izdatelskiy tsentr “Akademiya”, 2005. – P. 640.
2. Belki i peptidy. Tezisy dokladov IV Rossiyskogo simpoziuma. Kazan, 22 – 27 iyunya 2009g. (Proteins and peptides. Abstracts of IV Russian Symposium. Kazan, June 22 - 27, 2009). - Kazan: Izd-vo Uchrezhdeniya RAN Kazanskiy institut biokhimii i biofiziki KazNTS RAN, 2009. – Pp. 404.
3. Kuznetsov Vl. V. Fiziologiya rasteniy. V 2-kh tomakh: uchebnik dlya akademicheskogo bakalavriata. [Physiology of plants. In 2 volumes: a manual for academic Bachelor]. / Vl. V. Kuznetsov, G.A. Dmitrieva. 4th edition, revised and added. – M.: Izdatelstvo Yurayt, 2016. – Vol. 1. – P. 438, Vol. 2. – P. 459.
4. Kuznetsova N.A. Produktsionnye i fiziologo-biokhimicheskie protsessy yarovoy pshenitsy v svyazi s kachestvom urozhaya pri nekornevoy obrabotke mikroudobreniem ZHUSS-2: disser. … k.b.n. (Productive and physiological and biochemical processes of spring wheat in connection with the quality of the crop with foliar treatment by ZhUSS-2 microfertilizer: Ph.D. of Biology thesis). / N.A. Kuznetsova. – Kazan, 2010. – P. 221.
5. Gaysin I.A. Khelatnye mikroudobreniya: praktika primeneniya i mekhanizm deystviya. [Chelate microfertilizers: practice of application and action mechanism]. / I.A. Gaysin, V.M. Pakhomova. – Kazan: Izd-vo Kazanskogo universiteta, 2016. – P. 316.
6. Laemmli U.K. Ceevage of structurae proteins during the assembly of the head of bacteriophage / U.K. Laemmli // Nature. – 1970. – Vol. 4. – P. 680-685.
7. Maksyutova N.N. Sintez belka rasteniy pri stresse. [Synthesis of plant protein under stress]. / N.N. Maksyutova. M.: TSKhA, 1998. – P. 38.
8. Zholkevich V.N. Vodnyy obmen rasteniy. [Water exchange of plants]. / V.N. Zholkevich, N.A. Gusev, A.V. Kaplya and others. – M.: Nauka, 1989. – P. 256.
9. Bradford K.J. Water stress and the water relations of seed development: a critical review / K.J. Bradford // Crop Science, 1994. - Vol. 34, № 1. – P. 1-11.
10. Pandey S.N. Plant physiology / S.N. Pandey, B.K. Sinha. Delhi: Vikas publishing house pvt ltd, 2002. - 582 p.
11. Medvedev S.S. Fiziologiya rasteniy: uchebnik. [Plant physiology: a manual]. / S.S. Medvedev. – SPb.: BKhV-Peterburg, 2013. – P. 512.
12. Chupakhina G.N. Prirodnye antioksidanty (ekologicheskiy aspekt): monografiya. [Natural antioxidants (ecological aspect): monograph]. / G.N. Chupakhina, P.V. Maslennikov, L.N. Skrypnik. - Kaliningrad: Izd-vo BFU im. I. Kanta, 2011. – P. 111.
13. Bityutskiy N.P. Mikroelementy vysshikh rasteniy. [Microelements of higher plants]. / N.P. Bityutskiy. – SPb.: Izd-vo SPb. Universiteta, 2011. – P. 368.
14. Gaysin I.A. Theoretical and practical justification of the protective properties of polyfunctional chelate microfertilizers of ZhUSS brand. [Teoreticheskoe i prakticheskoe obosnovanie zaschitnykh svoystv polifunktsionalnykh khelatnykh mikroudobreniy marki ZhUSS]. / I.A. Gaysin, V.M. Pakhomova, A.I. Daminova // Agrokhimicheskiy vestnik. -Agrochemical herald. 2017, № 1. – P. 44 – 47.
