Оптико-электронная технология и средства управления биологической активностью семян

• Автор: Беляков, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Смоленск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТЕХНОЛОГИИ, СПОСОБЫ И СРЕДСТВА АКТИВИЗАЦИИ Ю СЕМЯН ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

1.1. Теоретические подходы к изучению биологического действия оптического излучения

1.2. Источники оптического биологически активного излучения и их

эффективность

1.3. Установки для управления биологической активностью семян

1.4. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕМЯН РАСТЕНИЙ И ИХ РЕАКЦИЙ НА ОПТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

2.1. Спектрофотометрические исследования семян

2.2. Методика определения спектральной чувствительности семян

2.3. Экспериментальное исследование спектральной чувствительно сти семян яровой пшеницы
2.4. Определение оптимальных доз полихроматического облучения семян яровой пшеницы
Выводы
Глава 3. РАЗРАБОТКА ОПТИКОЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТО РИНГА И УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ СЕМЯН
3.1. Структурнофункциональная схема оптикоэлектронной систе мы
3.2. Обоснование выбора источника излучения для активизации се мян
3.3. Оптикомеханическая система активизации семян
Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ОПТИКОЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ СЕМЯН
4.1. Экспериментальный образец оптикоэлектронной системы
4.2. Экспериментальные исследования и испытания в производственных условиях
4.3. Оценка агротехнологического эффекта использования оптико 2 электронной системы
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Н. Лысиков [] предполагают, что излучение индуцирует свободные радикалы, изменяет проницаемость биомембран, что в конечном счете приводит к стимуляции начальных ростовых процессов. В соответствии с данными Н. Д.Девяткова [] в основе биостимулирующего действия излучения на семена лежит структурно-функциональная перестройка мембранных образований и внутриклеточных органелл, что сопровождается изменением уровня окисления липидов, pH, активности АТФ, которые ведут к усилению биоэнергетических и биосинтетических процессов, что подтверждается опытами Д. Е. Вайнбранд, Е. Г.Лунгу []. Одной из наиболее обоснованных гипотез, объясняющих ускорение прорастания семян под действием излучения определенной длины волны, является гипотеза об активации красным светом светочувствительного пигмента - фитохрома, открытого в -е годы исследователями Болтевиллской сельскохозяйственной станции США Х. Бортвиком, С. Хендриксом, М. Паркером [2]. В соответствии с результатами исследований М. Накаяма можно предполагать, что под влиянием излучения в биологических системах происходят изменения функциональной активности клеток, обусловленных изменением колебательных и конформационных состояний макромолекул. Под действием, например, лазерного излучения отмечается увеличение проницаемости и скорости движения цитоплазмы, активность фермента кагалазы возрастала в 3,7 раза []. Из обобщения вышеизложенных гипотез следует, что семена после обработки имеют больший энергетический потенциал, в них происходят структурно-функциональные перестройки мембранных образований и макромолекул, в результате чего в растениях возникает широкий спектр физиологических изменений, вызванных фотоактивацией. Результаты исследований О. Х. Юлдашева [], в которых были выявлены нарушения ультраструктуры клеток и каогуляции белков под действием лазерного излучения, свидетельствуют о том, что основным условием достижения устойчивого эффекта активизации роста растений является правильный выбор оптических параметров и доз облучения []. Другая группа гипотез стимуляции роста растений основана на бактерицидном действии излучения. Анализ литературы по технологиям облучения семян показывает, что низкие дозы вызывают незначительное повышение всхожести и практически не оказывают существенного влияния на семенную микрофлору, высокие - обеспечивают большее действие против фитопатогенов, но они, как правило, фитотоксичны и снижают всхожесть семян. Результаты лабораторных испытаний часто расходятся с результатами, полученными в поле. Ещё ни в одной технологии по предпосевному облучению семян не удалось разработать режимы, при которых высокая эффективность даже против поверхностно расположенных патогенов сочеталась бы с повышением всхожести [, ]. В целом физические методы, основанные на облучении семян (плазменная, лазерная обработки и др. При этом не отрицается положительное ростостимулирующие влияние этих методов в щадящих нефитотоксичных режимах их использования [2]. Излучение (в частности, ультрафиолетовое) оказывает деструктивное летальное действие на живые, растительные, бактериальные вирусы (фаги) и одноклеточные организмы (микробы и простейшие) [, , 1]. Летальный эффект у высокоорганизованных многоклеточных в реальных дозах практически не наблюдается, хотя и может быть реализован при больших дозах. У фагов летальное действие проявляется в утрате способности к внутриклеточному размножению, а у микроорганизмов - в гибели клеток до первого деления или чаще всего в первом или последующих поколениях [4]. Спектр действия летальности микроорганизмов совпадает не со спектром поглощения клетки в целом, а со спектром поглощения нуклеиновых кислот. В дальнейшем этот факт был подтвержден многочисленными экспериментами. Как правило, спектры действия летального эффекта имеют выраженный нуклеиновый максимум при 0. Однако для отдельных организмов описаны как чисто "белковые" с максимумом при 0 нм, так и смешанные спектры летального эффекта с максимумами при 0 и 0 нм. Спектр бактерицидного действия излучения представлен на рис.