The effect of pre-sowing electron radiation on the development of barley seedlings and the activity of enzymes and phytohormones

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In a laboratory experiment, the effect of pre-sowing low-energy (160 keV) electron radiation at doses of 1, 3, and 5 kGy at a dose rate of 500 Gy/pulse was studied. on sowing qualities, morphometric parameters of barley seedlings of the Vladimir spring variety, their susceptibility to fungal diseases against a natural infectious background, as well as on the activity of enzymes and the concentration of phytohormones in 7-day-old seedlings. The repetition in the experiment was 3-fold, non-irradiated seeds served as control. Irradiation of seeds at a dose of 3 kGy caused a statistically significant increase in comparison with the control of laboratory germination (LV) by 6 % and seed growth force (SPC) by 10 %, and at a dose of 1 kGy, an increase in root length by 24.6 % and had no significant effect on morphometric parameters at a dose of 5 kGy. Seed treatment did not affect the green and dry weight of the seedlings and the percentage of water content in them. Irradiation completely suppressed the development of Penicillium spp. at doses of 1, 3 and 5 kGy, Fusarium spp. - at doses of 3 and 5 kGy and significantly increased the prevalence of Bipolaris sorokiniana seedlings by 2.1 times and its prevalence by 1.8 times at a dose of 5 kGy. Electron irradiation of barley seeds had no effect on the activity of enzymes and phytohormones, except for a significant increase in 7-day-old seedlings of the content of IAA at a dose of 5 kGy by 1.5 times and IBA at a dose of 1 kGy by 2.7 times compared with the control.

About the authors

N. N Loy

Russian Institute of Radiology and Agroecology

Email: loy.nad@yandex.ru
249032, Kaluzhskaya obl., Obninsk, Kievskoe shosse, 109 km

N. I Sanzharova

Russian Institute of Radiology and Agroecology

249032, Kaluzhskaya obl., Obninsk, Kievskoe shosse, 109 km

E. A Kazakova

Russian Institute of Radiology and Agroecology

249032, Kaluzhskaya obl., Obninsk, Kievskoe shosse, 109 km

S. V Bitarishvili

Russian Institute of Radiology and Agroecology

249032, Kaluzhskaya obl., Obninsk, Kievskoe shosse, 109 km

References

  1. Влияние электромагнитного поля низкой частоты на активность роста поверхностной микрофлоры яблок / М. Г. Барышев, Н. Н. Волченко, Е. Е. Текуцкая и др. // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2022. № 1. С. 77-82.
  2. Виневский Е. И., Чернов А. В. Влияние различных режимов обработки листьев табака c градиентным воздействием постоянного магнитного поля на их химический состав // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2022. № 2-3. С. 58-62.
  3. Санжарова Н. И., Лой Н. Н. Эффективность и перспективы применения ионизирующего излучения для фитосанитарной обработки зерна и зернопродуктов // Пищевая промышленность. 2022. № 5. С. 10-13. doi: 10.52653/PPI.2022.5.5.002.
  4. Шорсткий И. А., Худяков Д. А.Влияние электрофизической обработки на структуру масличных материалов с применением X-ray микротомографии // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 8. №3. С. 116-123. doi: 10.20914/2310-1202-2018-3-116-123.
  5. Resistance of different species of insect pests of grain to the influence of gammaradiation / N. N. Loi, N.I. Sanzharova, T. V. Chizh, et al. // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2478. Article. 050018. URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0099264 (дата обращения: 09.03.2023) doi: 10.1063/5.0099264.
  6. Облучение биологических объектов с применением ионизационного пучка с целью ингибирования условно-патогенной и патогенной микрофлоры сельскохозяйственного сырья / М. А. Завьялов, В. А. Кухто, Н. В. Илюхина и др. // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 8. №3. С. 278-283. doi: 10.20914/2310-1202-2018-3-278-282.
  7. Системная защита риса от пирикуляриоза ингибиторами антиокислительных ферментов / А. А. Аверьянов, Т. Д. Пасечник, В. П. Лапикова и др. // Физиология растений. 2015. Т. 62. № 5. С. 628-637.
  8. Влияние дефицита криптохромов 1 и 2 на фотосинтетическую активность и проантиоксидантный баланс в листьях растений Arabidopsis thaliana при действии уф-в / А. Ю. Худякова, В. Д. Креславский, А. Н. Шмарев и др. // Физиология растений. 2022. Т. 69. № 2. С. 207-215.
  9. Vorobyov M. S., Koval N. N., Sulakshin S. A. An electron source with a multiaperture plasma emitter and beam extraction into the atmosphere // Instrum. Exp. Tech. 2015. 58. No. 5. P. 687-695.
  10. Chance B., Maehly A. C. Assay of catalases and peroxidases // Methods Enzymol. 1955. Vol. 2. P. 764-775.
  11. Verma S., Dubey R. S. Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants // Plant Science. 2003. Vol. 164. P. 645-655.
  12. Битаришвили С. В., Волкова П. Ю., Гераськин С. А. Влияние γ-облучения семян на фитогормональный статус проростков ячменя // Физиология растений. 2018. Т. 65. № 2. С. 223-231.
  13. Ульяненко Л. Н., Удалова Л. Н. Оценка состояния окружающей среды по реакции сельскохозяйственных растений на действие ионизирующих излучений // Радиация и риск. 2015. Т. 24. № 1. С. 118-131.
  14. Влияние электронного излучения на радиорезистентность фитопатогенной микрофлоры огурца / Н. Н. Лой, Н. И. Санжарова, С. Н. Гулина и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 4. С. 47-50. doi: 10.31857/S2500262721040104.
  15. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы импульсным электронным пучком в атмосфере / С. Ю. Дорошкевич, К. П. Артёмов, Н. Н. Терещенко и др. // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55. № 4. С. 326-332.
  16. Прадедова Е. В., Ишеева О. Д., Саляев Р. К. Классификация системы антиоксидантной защиты как основа рациональной организации экспериментального исследования окислительного стресса у растений // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 2. С. 177-185.
  17. Electron-beam irradiation delayed the postharvest senescence of kiwifruit during cold storage through regulating the reactive oxygen species metabolism /R. Li, S. Yang, D. Wang, et al. // Radiation Physics and Chemistry. 2021. Vol. 189. Article. 109717. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969806X21003674?via%3Dihub (дата обращения: 09.03.2023). doi: 10.1016/j.radphyschem.2021.109717.
  18. Electron Beam Ionization Induced Oxidative Enzymatic Activities in Pepper (Capsicum annuum L.), Associated with Ultrastructure Cellular Damages / Martianezsolano J. R., Nchez-bel Saa P., Egea I., et al. //j. Agric. Food Chem. 2005. Vol. 53. P. 8593-8599.
  19. Phytohormones and their metabolic engineering for abiotic stress tolerance in crop plants / S.H. Wani, V. Kumar, V. Shriram, et al. // Crop J. 2016. - Vol. 4. P. 162-176. doi: 10.1016/j.cj.2016.01.010.
  20. Генетика развития растений / Л. А. Лутова, Т. А. Ежова, И. Е. Додуева и др. Спб.: Наука, 2010. 539 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences