Прайминг — это простой, недорогой, высокоэффективный инструмент для улучшения адаптации растений к стрессам, обеспечения равномерного и быстрого прорастания семян, стимулирования роста корневой системы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.
Раннее развитие посевов и равномерные всходы является важной составляющей урожайности. Различные абиотические стрессы, такие как засуха, низкие температуры, действие пестицидов могут задержать прорастание и снизить всхожесть. Изреженные посевы могут способствовать развитию сорняков, что приводит к конкуренции за влагу и питательные вещества с культурными растениями.
Минеральные резервы семян играют важную роль в росте и развитии растения. Достаточный запас элементов питания в зерновке должен обеспечить рост проростков, пока корневая система не начнет поставлять питательные вещества из почвы, особенно это важно при низком или несбалансированном содержании элементов питания в почве. Предпосевная обработка семян в этом случае является экономически выгодным и простым способом поступления в растения необходимых макро-, микроэлементов и биологически активных веществ.
Одним из способов предпосевной подготовки семян является прайминг (Seed Priming), предусматривающий замачивание семян в воде или растворах различных веществ конкретной концентрации в течение определенного периода с последующим подсушиванием. То есть, поступление в семена достаточного количества влаги и их набухание запускают процесс прорастания, при подсушивании биохимические процессы прорастания останавливаются. После посева, за счет почвенной влаги, происходит восстановление запущенных физиологических процессов, что ускоряет прорастание и улучшает всхожесть уже подготовленных семян.
Виды прайминга семян
Существует несколько классификаций видов прайминга, но все они базируются на выборе веществ для обработки или метода воздействия. Различают физические способы активации прорастания семян (магнитное поле, УФ, микроволновое и рентгеновское излучение, ультразвуковое воздействие и др.), температурную обработку (низкие или высокие температуры), обработку биологическими агентами и химические методы воздействия. Химическая стимуляция является типичным праймингом и делится на:
Гидропрайминг (Hydro priming) – обычное замачивание семян в воде с последующим подсушиванием;
Солевой прайминг (Halo priming) – замачивание с использованием растворов минеральных солей KCl, KNO3, MnSO4, MgCl2 или K3PO4;
Прайминг питательными веществами (Nutri priming) – используют с целью повышения содержания элементов питания (прежде всего микроэлементов) в зерне;
Осмотический прайминг (Osmo priming) – обработка семян растворами с низким осмотическим потенциалом (полиэтиленгликоль, глицерин, полисахариды, полиамины и др.).
Прайминг со стимуляторами роста растений (PGR priming или hormo-priming) – обработка семян фитогормонами и биологически активными веществами.
Рассмотрим подробнее прайминг семян питательными веществами и стимуляторами роста. Прайминг семян с элементами питания (макро- или микроэлементами) увеличивает содержание питательных веществ в семенах, улучшает прорастание, поглощение питательных веществ, повышает эффективность использования влаги, стимулирует рост корневой системы и вегетативной массы многих видов сельскохозяйственных культур.
Микроэлементы — особенно важные составляющие
Обеспечение оптимального содержания микроэлементов в прорастающих семенах является универсальным механизмом адаптации растений к дефициту микроэлементов в почве и повышения устойчивости растений к грибным, бактериальным инфекциям и других стрессовым факторам (неблагоприятные температуры почвы, переменные влажность и рН). В то же время предпосевная обработка семян является экономически выгодным и простым способом поступления в растения необходимых микроэлементов. Ранее этот способ обработки использовали преимущественно для подготовки овощных культур, сейчас приобретает популярность праймирование зерновых, прежде всего кукурузы и зернобобовых культур.
Во время прорастания наибольшее значение из микроэлементов имеет цинк (Zn), который участвует в синтезе белков, функционировании мембран, растяжении клеток и механизмах устойчивости к стрессовым факторам. С увеличением рН почвы, высокого содержания фосфора растворимость и доступность цинка уменьшается. Препятствуют растениям полноценно усвоить имеющийся цинк из почвы также низкие влажность, температура и уплотнённость. На практике часто используют прайминг цинком семян кукурузы и пшеницы. Обработка соединениями цинка значительно повышает его содержание в зерне (рис. 1), что способствует лучшему противостоянию почвенным патогенам, существенно улучшает поглощение фосфора, улучшает развитие корневой системы и увеличивает засухоустойчивость. Так, например, при выращивании пшеницы в условиях дефицита цинка семена с высоким содержанием этого элемента имели лучшую всхожесть, отмечались усиленным ростом корневой системы, вегетативной массы и более интенсивным накоплением сухого вещества (рис. 2).
Скорректировать цинковое питание прорастающих зерна можно путем обработки семян соответствующими хелатными комплексами микроэлементов и монопрепарата цинка. Прайминг молибденом (Mo) у небобовых растений способствует ассимиляции нитратных форм азота в белки, а у бобовых культур – фиксации клубеньковыми бактериями атмосферного азота. На кислых почвах, при высоком содержании органического вещества или высоких дозах нитратного азота доступность молибдена снижается.
Прайминг соединениями марганца и меди распространен в случае подготовки семян зерновых, прежде всего пшеницы и овса, это повышает энергию прорастания, массу проростков, в дальнейшем положительно влияет на урожайность. Но следует учитывать, что диапазон между дефицитом и токсичностью микроэлементов очень узкий, поэтому концентрация раствора элементов питания является важнейшим фактором, определяющим эффективность прайминга. Для замачивания семян также могут использовать различные фитогормоны или их производные (гормональный прайминг), а именно: салициловую, абсцизовую или гиберелиновую кислоты, кинетин и другие прогормональные соединения. Например, в качестве праймера могут быть использованы цитокинины, поскольку они стимулируют выход семян из состояния покоя, или гиббереллины, улучшающие всхожесть благодаря активации ряда ферментов, которые особенно важны на ранних этапах прорастания.
Различные природные вещества, например экстракты морских водорослей и аминокислоты, также широко используют в качестве компонентов при прайминга семян. Хорошо развитая корневая система и дружные всходы растений – это лишь два из многочисленных преимуществ в использовании элементов питания и биологически активных веществ в качестве праймеров. Прайминг как способ подготовки семенами является лучшим вариантом с экономической точки зрения, поскольку требует незначительного количества питательных веществ, но при этом максимально эффективно стимулирует рост растений на ранних этапах их развития.
С. Полянчиков, директор по развитию,
О. Капитанская, научный консультант
ООО «НПК “Квадрат”»
Журнал «Пропозиція», №9, 2018 р.
Источник: www.propozitsiya.com
