2.10. Статистична обробка даних

Досліди проводили у трьох біологічних та трьох аналітичних повторах. Для статистичної обробки результатів дослідження використовували комп’ютерну програму зі статистики „Mynova”. Експериментальні дані подані як середнє ± похибка середнього (M ± m). Порівняння середніх арифметичних значень та визначення достовірної різниці між ними проводили за допомогою критерію Стьюдента або Даннета. Значення Р < 0,05 розглядали як критерій достовірної різниці порівняно з відповідними контрольними значеннями.

Розділ 3 Результати досліджень та їх обговорення

Засолення ґрунтів є досить поширеною сільськогосподарською проблемою. Особливо гостро вона виникає в сухих і жарких регіонах, де до первинного засолення, тобто природного накопичення солей в ґрунті, додається вторинне засолення, викликане штучним зрошуванням. Для більшості культур надлишок солі – це стрес-фактор, на який вони реагують зниженням врожайності. Однією з найбільш чутливих до сольового стресу культур є кукурудза, що робить її актуальним об’єктом для дослідження шляхів підвищення стійкості рослин до дії сольового стресу. Адаптація рослин до засолення досягається за допомогою різних механізмів: генетичних, біохімічних, фізіологічних та морфо-анатомічних. Тому, дослідження цих механізмів дозволяє розробляти як методи оцінки засолення ґрунтів, так і прийоми, що підвищують стійкість рослин до цих умов.

Оксид азоту відіграє важливу роль у адаптації рослин до стресових чинників, оскільки він може проявляти антиоксидантні властивості та попереджувати чи сповільнювати програмовану загибель клітини. Проте, які саме механізми за участю NO задіяні у адаптації рослин до сольового стресу досі залишається нез’ясованим. Дослідження стану антиоксидантної системи за дії сольового стресу та обробки донором NO допоможе з’ясувати потенційні механізми, які функціонують у рослин за стресових умов, та з’ясувати можливі шляхи підвищення стійкості рослин до засолення.

3.1. Вплив хлориду натрію на морфометричні та біохімічні параметри проростків кукурудзи

3.1.1. Морфометричні показники проростків кукурудзи

Зміни ростових процесів протягом онтогенезу рослини є відображенням перебігу біохімічних реакцій в тканинах їх органів. Стресові чинники, такі як сольовий стрес, викликають зміни у протіканні фізіологічних процесів в організмі рослин, які призводять до сповільнення чи зупинки росту, а в деяких випадках – до їх загибелі [Taleisnik et al., 2009]. Тому дослідження впливу сольового стресу, який спричиняє порушення клітинного гомеостазу, ми розпочали з вивчення змін ростових параметрів проростків кукурудзи.

Перенесення проростків кукурудзи у розчин хлориду натрію високих концентрацій (50, 100 та 200 мМ) сповільнювало розвиток проростків, про що свідчать менша довжина і маса пагонів, а також менша довжина коренів (рис. 3.1 – 3.4).

Як бачимо з рис. 3.1, сповільнення росту пагона на 16 та 12% спостерігали вже після 24 год експозиції до NaCl у концентрації 100 і 200 мМ. Подібна тенденція спостерігалась при збільшенні часу експозиції до 48 і 72 год. На 48 та 72 год різниця між контрольною і дослідними групами рослин, які інкубували у присутності 100 і 200 мМ NaCl, становила 10 і 21% та 27 і 37% відповідно.

Рис. 3.1. Довжина пагона проростків кукурудзи при експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).

Сповільнення росту пагона за дії сольового стресу (200 мМ NaCl) було показано на проростках рису Amirjani та колегами [Amirjani, 2011]. Подібний вплив сольового стресу на проростки рису було показано Lee та колегами [Lee et al., 2003].

Зменшення маси пагона відбувалося пропорційно до концентрації сольового розчину і часу експозиції. Так, при збільшенні концентрації NaCl та часу експозиції збільшувалась різниця між довжиною проростків контрольної і дослідних груп (рис. 3.2). Після 24 год експозиції у присутності 200 мМ NaCl дана різниця становила 29%. На 72 год зменшення маси пагона спостерігалось при експозиції до 100 та 200 мМ NaCl на 17 та 40% відповідно. Слід відзначити, що NaCl за концентрації 50 мМ призводив до зростання даного показника на 26% після 72 год інкубації. Зменшення маси пагона було також отримано за дії 200 мМ NaCl на проростках рису [Amirjani, 2011].

Рис. 3.2. Маса пагона проростків кукурудзи при експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).

Сповільнення росту пагона та зменшення його маси за умов сольового стресу могло бути викликане багатьма причинами. Наприклад, зниженням росту і поділу клітин меристеми через сповільнення їх метаболізму і зміни у структурі клітинної стінки [Rodriguez et al., 1997; Fan and Neumann, 2004]. Ускладнене надходження води у рослину за умов стресу призводить до змін у функціонуванні систем транспорту йонів Na⁺, H⁺ i K⁺, що, в свою чергу, призводить до зниження співвідношення K⁺/Na⁺. Порушення енергозабезпечення організму рослин за сольового стресу може бути як наслідком порушення процесів генерації АТФ, так і підвищеного використаня АТФ для транспортування надлишку іонів Na⁺ із клітин рослин.

Сольовий стрес також призводив до зниження швидкості росту коренів та накопичення їх маси (рис. 3.3 – 3.4).

Рис. 3.3. Довжина кореня проростків кукурудзи при експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).

Довжина коренів була достовірно меншою при інкубації проростків у присутності NaCl у концентрації 200 мМ протягом усього експерименту (рис. 3.3). На 24 год експозиції різниця становила 20%, на 48 год – 21% та на 72 год – 15%. Нижчі концентрації хлориду натрію сповільнювали ріст кореня лише на 24 год. Концентрації NaCl 50 та 100 мМ призводили до сповільнення росту кореня на 13 та 11% відповідно на 24 год порівняно до контрольної групи.

На рис. 3.4 показано, що інкубація проростків кукурудзи з хлоридом натрію практично не впливала на масу кореня. Відсутність змін даного показника можна пояснити тим, що збільшувалась товщина коренів у порівнянні до коренів рослин, інкубованих без NaCl. Зниження маси кореня було виявлено лише після 72 год експозиції до 200 мМ NaCl і становила 22%.

Рис. 3.4. Маса кореня проростків кукурудзи при експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).

Механізми, які лежать в основі сповільнення росту коренів, ймовірно, подібні до таких у листках. Проте, у коренях не здійснюється фотосинтез, а поживні речовини мають листкове походження. До того ж за умов засолення корені виконують бар’єрну роль і лімітують надходження йонів Na⁺ і Cl^- із навколишнього середовища [Munns and Tester, 2008]. Як і у випадку листків, високі концентрації солі можуть пригнічувати поділ клітин [Geilfus et al., 2010].