ВПЛИВ РІДКИХ КОМПЛЕКСНИХ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРЕПАРАТІВ НА МЕТАБОЛІЗМ НІТРОГЕНУ ПРИ ФОРМУВАННІ ПРОДУКТИВНИХ ОРГАНІВ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2023.3.04Ключові слова:
біотехнологія у рослинництві, мікроелементи, ультрамікроелементи, малат, сукцинат, аспартатамінортансфераза, аланінаминотрансфераза, Нітроген, Triticum eastivum LАнотація
Досліджено вплив комплексних препаратів на метаболізм Нітрогену на ранніх стадіях органогенезу пшениці озимої. Визначено активність ключових ензимів азотного обміну, ТБК-активних продуктів, концентрацію NH3, вміст хлорофілу за умов експерименту. Виявлено тенденцію до підвищення активності АсАТ, в той час суміші макроелементів на ензиматичну активність іншого ензиму, навпаки, в середньому, на 23 % за впливу макроелементого комплесу на посіви пшениці озимої. Відбувається підвищення активності АсАТ, в середньому, на 41 %, а АлАСТ ‒ на 36,3 % за препарату Аватарм-2 у листі пшениці озимої. Виявлено зниження активності обох ключових ензимів метаболізму Нітрогену за впливу комплесу препарату Аватарм-2-м, в середньому, на 27,2 % та 32,5 %, відповідно, що свідчить про сталізізацію мікроелементами метаболічного спрямування продуктів та субстратів за метадобічного стану клітин листя пшениці озимої. За впливу Аватарм-2-ст відбувається зниження активності АлАТ, в середньому 26,6%, в той час прояв сукцитату на активність АсАТ виявився більш істотним ‒ в середньому на 48,3 %, адже біотехнологічний препараті Аватарм-2-ст містить сукцинат, в той час як Аватарм-2-м ‒ яблучну кислоту. В реакціях АлАТ утворюється піруват ‒ ключовий субстрат глюкогеногенезу, підвищення якого може сприяти активації синтезу вуглеводів, необхідних для ростових процесів рослини. Ензими АсАТ та АлАТ відіграють ключову роль у метаболізму аспартату, аланіну та глутамату, крім того, ці два ензими використовуються для утворення амідів ‒ аспарагіну і глумаміну, тому підвищення їх активності є умовою накопичення цих амідів в якості резерву NH4+. Концентрація NH3 за впливу Аватарм-2 підвищується на 42 %, а за Аватарм-2-м та Аватарм-2-ст концентрація не змінюється, що свідчить про регуляторний ефект малату та сукцинату на активацію та ступінь використання цієї форми Нітрогену в альтертетивних процесах перетворення амінокислот. Вміст хлорофілу за впливу препарату PKД-макро підвищується, в середньому, у, за впливу Аватарм-2– у 2,8 разів, в той час, вплив кислот у складі препаратів Аватарм-2-м та Аватарм-2-ст ‒ по-різному виявляється, але напрямок зниження вміту цього показника відносно препарату Аватарм-2 знижується, проте, у порівнянні із контролем підвищує цей критерій, в середньому, у 1,9 та 1,7 разів, відповідно. Зроблено висновок щодо оптимізації метаболізму Нітрогену в листі пшениці озимої за дії наночастинок хелатованих металів із органічними кислотами малатом та сукцинатом на критичній стадії її органогенезу ‒ трубкування в процесі формування продуктивних пшениці озимої.
Посилання
Kaminskyi V.F., Saiko V.F., Sushko M. V. 2017. Naukovi efekty vykorys-tannia vyrobnychykh resursiv u riznykh modeliakh tekhnolohii vykorystannia zernovykh kul-tur: monohraf. Kyiv: Vinichenko, 2017. 580 p.
Vplyv zbroinoi ahresii ta voiennykh dii na suchasnyi stan gruntovoho pokryvu, otsinka shkody ta zbytkiv, zakhody z vidnovlennia / S.A.Baliuk, A.V.Kucher, M.O. Solokha, V.B.Solov Kharkiv: NNTs IHA, 2022. 148 p.
Tsarenko O.M. Upravlinnia yakistiu ahropromyslovoi produktsii: navch.posib. Su-my: VTD Universytetska knyha, 2016. 431 p.
Tkachuk K.S. Azotnyi obmin ta adaptatsiia roslyn do umov zhyvlennia / K.S. Tka-chuk, T.Z. Bohdan. Kyiv: Avers, 2000. 201 p.
Martsinyshyn Yu.D. Pyda S.V. Biokhimichnyi sklad zerna pshenytsi miakoi (Triticum aestuvum L.) za dii dobryv. Nauk.zap.Ternop.nats.ped.un-tu. Seriia: Biolohiia, 2021. T.81, №1-2. S. 90‒98. Doi: 10.25128/2078-2357.21.1-2.12.
Tsykov V.S. Efetyvnist zastosuvannia makro- ta mikrodobryv pry vyroshchuvanni kukurudzy /V.S. Tsykov, M.I. Dudka, O.M. Shevchenkro, S.S. Nosov. Biuleten Un-tu zernovoho hospodarstva. Dnipropetrovsk: BUZH, 2017, T. 1, № 1. P. 75‒79.
Dynamichni protsesy rozvytku orhanichnoho vyrobnytstva v Ukraini: monohraf. / I.V. Honcharuk, S.Ia. Kovalchuk, Ya.H. Tsytsiura, S.M. Lutkovska. Vinnytsia: VNAU, 2020. 472 p.
Bulyhin S.Iu. Mikrodobryva vazhlyvyi rezerv pidvyshchennia urozhainosti silskohospodarskykh kultur / S.Iu. Bulyhin, A.U. Fatieiev, L.F.Demishev. Visnyk ahrarnoi nauky, 2000, №11. P. 13‒15.
Trufanov O. Mikroelementy, khelaty, mikrodobryva /O. Trufanov. Propozytsiia, 2013, № 5 (215). P. 63‒65.
Petrychenko V.P. Ridki azotni dobryva na kukurudzi ‒ osnova stabilnykh vro-zhaiv / V. P. Petrychenko. Ahronom, № 7. P. 31‒34.
Igamberdiev A.U., Bykova N.V. Role of organic acids in the integration of cellular redox metabolism of redox signaling in photosynthetic tissues of higner plants // Free Radical Biology and Medicine, 2018. Vol.122. P. 74‒85. Doi 10.1016/j.freeradbiomed.2018.01.016.
López-Bucio J., Nieto Jacobo M.F., Ramirez-Rodriquez V.V. Organic acid metab-olism in plants: from adaptive physiology to transgenic varieties for cultivation in extreme soil/ Plant Science. 2001. Vol. 60, № 1. P. 1‒13. Doi 10/1016/S0168-9452(00)00347-2.
Chechui O.F. Biokhimiia roslyn: navch.posib. Kharkiv: KhNAU im. V.V. Dokuchaieva, 2021. 168 p.
Panfilova A.V. Narostannia nadzemnoi masy ta formuvannia vrozhainosti ze-rna pshenytsi ozymoi v umovakh pivdennoho stepu Ukrainy / A.V.Panfilova. Ahrarni innovatsii. 2023, №17. P. 107‒112. Doi: /https: doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.17.
Hanhur V.V., Kocherha A.A., Pypko O., Len O.I. Efektyvnist mikrodobryv za umov obrobky nasinnia ta lystkoho pidzhyvlennia posiviv pshenytsi. Visnyk Poltavskoi derzhavnoi ahrarnoi akademii, 2022, № 2. S. 46‒51. Doi 10.31210/visnyk2021.02.05.
Shevchuk M.I., Veremeienko S.I, Lopushniak V.I. Ahrokhimiia: pidruch. ‒ Lutsk: Nadstyria, 2012. 468 p.
Lopatko K. Vykorystannia biolohichnykh vlastyvostei nanochastynok metaliv, pry vyroshchuvanni zernovykh / K. Lopatko. Metrology, 2011, Vol. 138. P. 98‒106.
Kalenska S.M. Naukovo-praktychni rekomendatsii po zastosuvanniu preparativ na osnovi vodnykh rozchyniv nanochastynok biohennykh metaliv dlia vyroshchuvannia ozymoi pshenytsi / S.M.Kalenska, K.H. Kopytko, Ye.H. Aftandiliants. Naukovyi visnyk nats.-ho un-tu bioresursiv i pryrokorystuvannia Ukrainy. Seriia: Tekhnika ta enerhetyka APK. Kyiv, 2010. Vyp. 144. Ch.1. P. 20‒28.
Chen, H-Huang, L. Effect of Nitrogen fertiliver application rate on nitrate reduc-tase activity in maize. Applied Ecology and Environmental Research. 2020. 18(1). P. 2879‒2894. Doi: https//dx.doi.org/10.15666/aeer/1802_ 28792894.
Gleason F. Plant Biochemistry / F. Gleason, R. Chollet. ‒ Jones&Bartlet Publishers, 2012. 248 p.
Rynkys H.Ia. Sbalansyrovannoe pytanye rastenyi makro- y mikroelementamy / Nollendorf. ‒ Ryha: Zynatne, 1992. 304 p.
Nieder R., Benbi D.K., Reichl F.X. Microelementss and their role in human health. Components and human health. Dordrecht:Springer, 2018. 374 p.
Provatorov H., Provatorova V. Hodivlia silskohospodarskykh tvaryn. Sumy: Universytetska knyha, 2019. 510 p.
Kendziorek, M., Paszkowski, A., Zagdanska B. Differential regulation of alanine aminotransferase homologues by abiotic stress in whaet (Triticum aestivum L.) seedling/ Plant Cell Rep. 2012, Vol. 31. P. 1105‒117. Doi 10.1007/s00299-012-1231-2.
Maciaga, M., Czkop, M., Paszkowski, A. Biochemical characterization of aspartate aminotransferase allozymes from common wheat / Central Eur. Biol. 2013. Vol. 2 (12). P. 1183‒1193. Doi 10.2478/s11535-013-0240-7.
Sybirna N.O. Mekhanizmy biokhimichnykh reaktsii: navch. posib. N.O.Sybirna, Ya.P.Chaika, N.I.Klymyshyn. ‒ Lviv: LNU im. I. Franka, 2011. 319 p.
Zvonar A.M. Vplyv pohodnykh umov roku ta sortovykh osoblyvostei na spozhy-vannia azotu ta formuvannia yakosti zerna. Visnyk ahrarnoi nauky Prymoria, 2020. Vyp. 3. P. 87‒95. Doi: 10.3152/2313-092X/2020-3-5(107).
Olkhovskyi H.F. Detalnyi metod vyznachennia struktury vrozhaiu pshenytsi ozymoi / H.F. Olkhovskyi, M.M. Bobro O.F. Chechui. Visnyk ahrarnoi nauky. − 2019. № 12. P. 92‒99.
Reitman, S.A., Frenkel, S. 1966. Colorimetric methods for the determination of se-rum glutamic oxalactic and glutamic pyruvic transaminas. Amer/ Journal Clin. Pathol, 28 (1). P. 56–63.
Hognes D.M., Delong Y.M, Forney C.F. Prance R.K. 1977. Improving the thio-barbituric acid reactive substrates assay for estimating lipid peroxidation in plant tissue con-taininf anthocyanin and other interfering compound. Planta, Vol. 207. P. 604‒611.
Metody biokhimichnoho doslidzhennia roslyn. Pid red. A. Y. Yermakova. L.: Ahro-promyzdat, 1987. 430 p.
Makrushyn M. M. Fiziolohiia roslyn /M.M. Makrushyn, Ye.M. Makrushyna, N. V. Peterson, M. M. Menshykov / Za red.. prof. M.M.Makrushyna: pidruch. Vinnytsia: No-vamknyha, 2006. 416 p.; Prysiadskyi Yu.H. Fotosyntez: metod-posib. Vinnytsia: DoNU, 2016. 68 p.
Antamentova L.O, Utievska O.M. Statytyka dlia biolohiv. Kharkiv: Vydavnytstvo «NTMT», 2014. 331 p. / Atramentova L. O., Utevska O. M. Statistika dlia biologiv. Kharkiv: Vydavnitstvo «NTMT», 2014. 331 r.34. Husic, D.H., Tolbert, N.E. Hydroxypyruvate reduc-tase and NADP:glyoxylate reductase in Algae: partial purification and characterization from Chlamydomonas reinhardii / Arch.Biochem. and Biophys. 1987. Vol. 252, № 2. Р. 396‒408.
Dao, O., Kuhnet, F., Weber A.P.M., Peltier G., Li-Beisson Y. Physioligical func-tions of malate shuttles in plant and aldae / Trend in Plant Science. 2022. Vol. 27, I. 5. P. 488‒501. Doi 10.1016/j.tplants.2021.11.007.
Huang, A.H.C. Metabolism in planr leaves / Recent Adv. Phynochem. 1982. Vol. 16. P. 85‒123.
Lancien, M., Gadal, P., Hodges, M. Enzyme redundancy and the importance 2-oxoglytarate in higner plants ammonium assimilation / Plant Physiol. 2000. Vol. 123. P. 817‒824.
López-Bucio, J., Nieto-Jacobo, M.F., Ramirez-Rodrigues, V.V. Organic acids me-tabolism in plants: from adaptive physiology to transgenic variaties for cultivation in extreme soils / Plant Science/ 2001. Vol. 6 (1). P. 1‒13. Doi 10.1016/S0168-9452/00/ 00347-2.
Jeng, F., An Y., Zhang, H., Zhang, M. The effects of La(III) on the peroxidation of membrane lipids in wheat seefling leaves under osmotic stress. Biol. Trace Elem. Rec.1999, Vol. 69, 2, P. 141‒150 doi 10.0007/BF02783865.
Grzanka, M., Smoleń S., Kovaćik P. Effect of vanadium on the uptake and distri-bution of organic and inorganic forms of iodine in eweetcorn plants during early-stage devel-opment/ Agronomy. 2020. 10 (11). P. 1666‒1674. Doi 3390/agronomy/10111660.
Yan L., Longyu H., Gungliang Z., Qingmei L. Zeping J. Mechanism and applica-tion of germanium in plant growth. 2015. Vol. 23, 8/ P. 931‒937. Doi 10.13390/j.cnki.cjea.150314.
Carbajal-Vàzquez N.H., Gómez-merino F.C., Alcàntar-Gonzàlez E. G/ Titanium increases the antioxidant activity and macronutrient concentration in tomato seedling exposed to salinity in hydroponics / Plants. 2022, Vol. 11, 8. P. 1036‒1042. Doi 10.3390/plants11081036.
Bezdudnaia E.F. Vlyianye solei tiazhelыkh metallov na aktyvnost aminotrans-feraz v prorastaiushchykh semenakh soy Glycine max L. / E. F. Bezdudnaia. Visnyk Kharkivs-koho natsionalnoho universytetu imeni V.N.Karazina. Seriia:Biolohiia. 2007, № 768. P. 10‒14.
Del Rio L.A., Sandalino L.M., Corpas F.J. Reative oxygen species and reactive nirtogen species in leaves. Production, scavenging, and role in cell signaling / Plant Physiol. 2001. Vol. 241. P. 330‒335.
Chumykyna L.V. Aktyvnost fermentov obmela hlutamynav prorastaiushchem ze-rne trytykale / L.V. Chumykyna, L.Y. Arabova, V.V. Kolpakova, A.F. Topunov. Fyzyolo-hyia rastenyi y hnenetyka. 2013. T. 45, № 5. P. 390–398.
Shapiro B.S., Stadtman E.R. The regulation of glutamine synthesis in microorgan-ism / B.S. Shapiro, E.R. Stadtman. Ann.Rev.Microbiol. 1970.Vol. 24. P. 504‒522.
Kirizyi D. A., Sheheda I.M. Rozpodil azotu v donorno-aktseptornii systemi roslyn ta yoho rol u produktsiinomu protsesi. Fyzyolohyia y henetyka rastenyi, 2019. T.51, № 2. P. 114‒132. Doi:10/15047/frg 2019.02.114.
Evans J.R. The nitrogen cost of photosynthesis / J.R. Evans / Journal Exper/ Bota-ny. 2019. Vol.10. P. 7‒15. Doi 10.1093/jeb/ery366.
Chen H.-Huang L. Effect of nitrogen fertiliver application rate on nitrate reductase activity in maize / L. Chen H.-Huang / Applied ecology and Environmental Research. 2020. Vol. 18, 2. P. 2879‒2894/ doi 10.15666/aeer/1802_28792894.
Kolisnyk A.V., Musiienko M.M. Osoblyvosti nitratreduktaznoi aktyvnosti u vyshchykh roslynakh. Fyzyolohyia y byokhymyia kulturnykh rastenyi. 2009, T.41, № 1. P. 16‒27.
Lvov N.P. Molybden v assymyliatsyy azota u rastenyi y mykroorhanyzmov. K.: Vyshcha shkola, 1989. 86 p.
Yzlaimov S.F. Azotnyi obmin roslyin. K.: Vyshcha shkola, 1986. 320 p.
Talankova-Sereda T.Ie. Vplyv nanochastynok metaliv na efektyvnist morfo-nehetychnykh protsesiv miaty pertsevoi (Mentha Piperita L.) u kulturi in vitro / T.Ie. Talankova-Sereda. Ahroekolohichnyi zhurnal, 2016, № 2. P. 149‒155.
Stefaniuk V.Y. Produktyvnist stevii zalezhno vid zastosuvannia mikrodobry-va «avatar» / V.Y. Stefaniuk, V.M. Balan, A.V. Fursa. Bioenerhetyka, 2020, 2 (16). P. 26‒29.
Znao L., Lu L., Wang A., Zhang H., Huang M., Wu H., Xing B., Wang Z., Li R. Nanotechnology in agriculture: use of nanomaterials to poromote plant growth and stress tol-erance/ J. Agric. Food. Chem. 2020. Vol. 68, 7. P. 1935‒1947.Doi 10.1021/acs.jafc.9b06615.
