Введение 3
1. Обзор литературы 4
1.1. Общая характеристика железа 4
1.2. Физиологические функции железа в растениях 4
1.2.1. Участие железа в дыхании 4
1.2.2. Роль железа в фотосинтезе 4
1.2.3. Роль железа в цветении высших растений 5
1.2.4. Участие железа в окислительно-восстановительных реакциях 5
1.2.5. Влияние железа на азотный обмен растений 6
1.2.6. Запас железа 7
1.3. Дефицит железа. Механизмы адаптации растений к дефициту железа 7
1.3.1. Общая характеристика дефицита железа 7
1.3.2. Механизмы адаптации растений к дефициту железа 7
1.4. Фуллерен и его производные 10
1.4.1. Общая характеристика 10
1.4.2. Применение фуллеренов 11
1.4.3. Биологическое действие фуллеренола 12
2. Материалы и методы 13
2.1. Выращивание растений 13
2.2. Измерение концентрации хлорофилла в листьях 13
2.3. Измерение биомассы растений 14
2.4. Оценка активности Fe(III)-хелатредуктазы в корнях 14
2.5. Определение активных форм железа в листьях 14
2.6. Статистическая обработка данных 14
3. Результаты и обсуждение 15
Выводы 20
Список литературы 21
В настоящее время из-за широкого распространения карбонатных почв, характеризующихся высокими значениями pH, около трети сельскохозяйственных угодий мира имеет пониженное содержание доступного железа. Это приводит к развитию опасного заболевания растений - хлороза, существенно снижающего урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, естественное плодородие окультуренных почв со временем имеет тенденцию к снижению, что вместе с ростом населения планеты вынуждает человечество использовать более бедные почвы, часто в засушливых регионах с избыточным содержанием бикарбоната и высокими значениями pH. Поэтому проблема восполнения железа в условиях его дефицита в почве для сельского хозяйства стоит очень остро. Существующие методы, такие как некорневые подкормки железом в виде сульфата железа или его хелатной формы, имеют недостатки. Использование сульфата железа требует низких значений рН раствора, что может вызывать ожоги листьев. Хелаты железа лишены такого недостатка, но их высокая стоимость нередко ограничивает их применение. Есть необходимость в поиске новых методов борьбы с хлорозом, включая применение различных наночастиц, характеризующихся высокой реакционной способностью. Возможность использования в сельском хозяйстве фуллеренола в качестве наноматериала является малоизученной темой исследований. Биологический потенциал фуллеренола ещё предстоит выявить, поэтому настоящая работа посвящена исследованию перспектив его применения для решения проблемы дефицита железа у культурных растений.
Цель работы: оценка эффективности применения фуллеренола С60 при некорневых подкормках растений огурца в условиях недостатка железа.
Задачи исследования:
1. Охарактеризовать влияние фуллеренола на эффективность опрыскивания растений огурца сульфатом железа в условиях его недостатка.
2. Сопоставить действие на растения огурца фуллеренола в комбинации с железом с действием традиционно используемых при некорневых подкормках препаратов железа.
3. Изучить влияние свободной формы фуллеренола (без железа) на растения огурца при опрыскивании в условиях недостатка железа
1. В условиях дефицита железа опрыскивание листьев огурца сульфатом двухвалентного железа способствовало увеличению концентрации хлорофилла и активных форм этого микроэлемента в листьях. Эффективность такого опрыскивания существенно возрастала при использовании сульфата железа в комбинации с фуллеренолом (1 мг/л).
2. Фуллеренол в комбинации с сульфатом железа увеличивал концентрацию хлорофилла и активных форм железа в листьях эффективнее комплекса железа с ЭДТА, традиционно используемого для излечивания хлороза растений.
3. Обработка листьев свободными формами фуллеренола (без железа) не оказывала существенного влияние на проявление симптомов дефицита железа у растений. Следовательно, положительный биологический эффект фуллеренола обусловлен его взаимодействием с двухвалентными формами железа при опрыскивании листьев.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-016-00003a.
