Оценка адаптогенного потенциала мелатонина в отношении устойчивости семян и проростков яровой пшеницы к засолению

Настоящая статья посвящена изучению мелатонина как адаптогена, способного повышать толерантность пшеницы в отношении стресса, вызванного избыточным содержанием в окружающей среде легкорастворимых солей. Цель проведенного исследования – оценка в рамках лабораторного модельного опыта способности мелатонина повышать всхожесть семян и стимулировать ростовые процессы проростков пшеницы на фоне засоления. Исследование проводили на базе ФГБНУ ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова в 2024 году. В качестве объекта исследования были выбраны семена пшеницы яровой сорта Дарья. Перед закладкой опыта семена были обработаны водными растворами мелатонина в концентрациях 0; 0,01; 0,1; 1 и 10 мг/л методом прайминга. В качестве фоновых растворов для проращивания использовали дистиллированную воду и раствор хлорида натрия 150 мМ. В результате было показано, что в рамках проведенного эксперимента наблюдалось повышение всхожести семян на фоне обработки растворами мелатонина в концентрациях от 0,1 до 10 мг/л на засоленном фоне. Обработка семян мелатонином демонстрировала выраженный ростостимулирующий эффект на проростки пшеницы, особенно в отношении корневой системы. Однако сила этого эффекта была несколько снижена на засоленном фоне по сравнению с контрольными условиями. Максимальный ростостимулирующий эффект от применения мелатонина на обоих фонах наблюдался при применении раствора с концентрацией 1 мг/л. Также было отмечено, что прайминг семян мелатонином способствовал удержанию воды в клетках корней проростков, что может быть одним из механизмов повышения устойчивости растений к засолению.

1. Минеев В.Г., Сычев В.Г., Гамзиков Г.П. Агрохимия. Учебник. М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. 854 с.

2. Arnao M.B., Hernández-Ruiz J. Is Phytomelatonin a New Plant Hormone? // Agronomy. 2020. Vol. 10, № 1. С. 95. DOI: 10.3390/agronomy10010095

3. EL Sabagh A., Islam M.S., Skalicky M., Ali Raza M., Singh K. Salinity Stress in Wheat (Triticum aestivum L.) in the Changing Climate: Adaptation and Management Strategies // Frontiers in Agronomy. 2021. Vol. 3. DOI: 10.3389/fagro.2021.661932

4. Jiang D., Lu B., Duan W., Meng Y., Li J., Zhang K., Sun H., Zhang Y., Dong H., Bai Z., Li C. Exogenous melatonin improves the salt tolerance of cotton by removing active oxygen and protecting photosynthetic organs // BMC Plant Biology. 2021. Vol. 21, № 1. Article number: 331. DOI: 10.1186/s12870-021-03082-7

5. Murch S.J., Erland L.A. E. A Systematic Review of Melatonin in Plants: An Example of Evolution of Literature // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. DOI: 10.3389/fpls.2021.683047

6. Rajora N., Vats S., Raturi G., Thakral V., Kaur S., Rachappanavar V., Kumar M., Kesarwani A.K., Sonah H., Sharma T.R., Deshmukh R. Seed priming with melatonin: A promising approach to combat abiotic stress in plants // Plant Stress. 2022. Vol. 4, Article number: 100071. DOI: 10.1016/j.stress.2022.100071

7. Seleiman M., Aslam M., Alhammad B. Maqbool R., Chattha M., Khan I., Gitari H., Uslu O., Roy R., Battaglia M. Salinity Stress in Wheat: Effects, Mechanisms and Management Strategies // PHYTON. 2021. Vol. 91, № 4. P. 667–694. DOI: 10.32604/phyton.2022.017365

8. Shibaeva T., Markovskaya E., Mamaev A. Phytomelatonin: A Review // Biology Bulletin Reviews. 2018. Vol. 8. P. 375–388. DOI: 10.1134/S2079086418050080

9. Wang J., Lv P., Yan D., Zhang Z., Xu X., Wang T., Wang Y., Peng Z., Yu C., Gao Y., Duan L., Li R. Exogenous Melatonin Improves Seed Germination of Wheat (Triticum aestivum L.) under Salt Stress // International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23, № 15. Article number: 8436. DOI: 10.3390/ijms23158436

10. Zhang H.-J., Zhang N., Yang R.-C., Wang Li., Sun Q.-Q., Li D.-B., Cao Y.-Y., Weeda S., Zhao B., Ren S., Guo Y.-D. Melatonin promotes seed germination under high salinity by regulating antioxidant systems, ABA and GA4 interaction in cucumber (Cucumis sativus L.) // Journal of Pineal Research. 2014. Vol. 57, № 3. P. 269–279. DOI: 10.1111/jpi.12167