Семенная продуктивность и качество семян двух сортов горчицы сарептской при разных концентрациях цинка в корнеобитаемой среде

В настоящее время в России и других странах мира увеличиваются посевные площади горчицы сарептской (Brassica juncea (L.) Czern.), что связано с ее многоцелевым использованием, а также хорошей адаптацией к неблагоприятным факторам внешней среды. Известна также способность горчицы сарептской произрастать на почвах с повышенными концентрациями цинка. При этом содержание ионов этого металла в семенах растений, как правило, невысокое вследствие эффективной работы механизмов его детоксикации. Это предполагает возможность выращивания горчицы сарептской на семена на почвах с высоким уровнем цинка. В настоящей работе изучено влияние разных концентраций цинка (5, 50, 100 и 150 мг/кг субстрата) на семенную продуктивность и качество семян двух сортов горчицы сарептской (Славянка и Золушка).   Исследования проведены в песчаном субстрате в условиях вегетационного опыта. Обнаружено, что высокие концентрации цинка в бóльшей степени влияют на количество и массу семян, в меньшей – на количество стручков и массу 1000 семян. Так, у сорта Славянка при концентрации цинка 150 мг/кг субстрата количество и масса семян уменьшились в 2 раза по сравнению с контролем. У сорта Золушка уже при концентрации металла 100 мг/кг субстрата оба показателя были в 4 раза меньше, чем у растений контрольного варианта. На основании полученных результатов составлен ряд показателей семенной продуктивности по степени отрицательного воздействия на них цинка. Выявлено, что качество сформированных семян, определяемое по энергии прорастания, всхожести семян и начальному росту проростков, оказалось высоким во всех вариантах опыта независимо от содержания цинка в субстрате. Более того, семена успешно прорастали и на «провокационном фоне» – высокой концентрации цинка (1000 мкМ). Наиболее устойчив к высоким концентрациям цинка – сорт Славянка. Сделан вывод о возможности и перспективности использования горчицы сарептской для выращивания на семена на загрязненных цинком почвах.

1. Лукомец В. М., Зеленцов С. В., Кривошлыков К. М. Перспективы и резервы расширения производства масличных культур в Российской Федерации. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2015;(4(164)):81–102. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25304524 EDN: VHTFHF

2. Zhang X., Jia Q., Jia X., Li J., Sun X., Min L. et al. Brassica vegetables—an undervalued nutritional goldmine. Horticulture Research. 2025;12:uhae302. DOI: https://doi.org/10.1093/hr/uhae302

3. Трубина В. С., Сердюк О. А., Горлова Л. А. Экологическая стабильность и пластичность сортов горчицы сарептской яровой селекции ВНИИМК. Масличные культуры. 2024;(1(197)):40–44. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2024-1-197-40-44 EDN: CRFEYV

4. Выходцев В. А., Тулькубаева С. А., Тулаев Ю. В., Сомова С. В., Нугманов А. Б. Продуктивность горчицы сизой в зависимости от минерального питания и применения удобрений на черноземах южных Костанайской области. Наука и образование. 2023;(2–2(71)):221–228. DOI: https://doi.org/10.52578/2305-9397-2023-2-2-221-228 EDN: FNEZXC

5. Гущина В. А., Лыкова А. С., Прохорова Ю. А. Формирование урожайности сортов горчицы сарептской в зависимости от нормы высева в лесостепи Среднего Поволжья. Аграрный научный журнал. 2024;(10):4–11. DOI: https://dx.doi.org/10.28983/asj.y2024i10pp4-11 EDN: ILKFLA

6. Huang H., Luo L., Huang L., Zhang J., Gikas P., Zhou Y. Effect of Manure Compost on Distribution of Cu and Zn in Rhizosphere Soil and Heavy Metal Accumulation by Brassica juncea. Water, Air, & Soil Pollution. 2020;231:195. DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-020-04572-4

7. Kamal M. A., Perveen K., Khan F., Sayyed R. Z., Hock O. G., Bhatt S. C. et al. Effect of different levels of EDTA on phytoextraction of heavy metal and growth of Brassica juncea L. Frontiers in Microbiology. 2023;14:1228117. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1228117

8. Chaudhry H., Nisar N., Mehmood S., Iqbal M., Nazir A., Yasir M. Indian mustard Brassica juncea efficiency for the accumulation, tolerance and translocation of zinc from metal contaminated soil. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020;23:101489. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101489

9. Broadley M. R., White P. J., Hammond J. P., Zelko I., Lux A. Zinc in plants. New Phytologist. 2007;173:677–702. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.01996.x

10. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. 194 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23779831 EDN: UAJSQV

11. Pasricha S., Mathur V., Garg A., Lenka S., Verma K., Agarwal S. Molecular mechanisms underlying heavy metal uptake, translocation and tolerance in hyperaccumulators-an analysis: Heavy metal tolerance in hyperaccumulators. Environmental Challenges. 2021;4:100197. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100197

12. Ozturka L., Yazicia M. A., Yucelb C., Torunb A., Cekicc C., Bagcid A. et al. Concentration and localization of zinc during seed development and germination in wheat. Physiologia Plantarum. 2006;128(1):144–152. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2006.00737.x

13. Батова Ю. В., Лайдинен Г. Ф., Казнина Н. М., Титов А. Ф. Влияние загрязнения кадмием на рост и семенную продуктивность однолетних злаков. Агрохимия. 2012;(6):79–83. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17868493 EDN: PBAKVH

14. Казнина Н. М., Задворная А. К., Батова Ю. В. Влияние избытка цинка на качество семян ячменя. Агрохимия. 2021;(8):57–61. DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188121060065 EDN: MVMAFK

15. Николаева М. Г., Лянгузова И. В., Поздова Л. М. Биология семян. СПб: НИИ химии СПбГУ, 1999. 232 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/XbZ0nmM5az4OQ

16. Nagel M., Kranner I., Neumann K., Rolletschek H., Seal C. E., Colville L. et al. Genome-wide association mapping and biochemical markers reveal that seed ageing and longevity are intricately affected by genetic background and developmental and environmental conditions in barley. Plant Cell & Environment. 2015;38(6):1011–1022. DOI: https://doi.org/10.1111/pce.12474

17. Zinsmeister J., Leprince O., Buitink J. Molecular and environmental factors regulating seed longevity. Biochemical Journal. 2020;477(2):305–323. DOI: https://doi.org/10.1042/BCJ20190165

18. Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М., Лайдинен Г. Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 170 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19495991 EDN: QKQKGB

19. Алексейчук Г. Н., Ламан Н. А. Физиологическое качество семян сельскохозяйственных культур и методы его оценки. Минск: Право и экономика, 2005. 48 с. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/318099496_Fiziologiceskoe_kacestvo_seman_selskohozajstvennyh_kultur_i_metody_ego_ocenki

20. Małecka A., Konkolewska A., Han´c A., Barałkiewicz D., Ciszewska L., Ratajczak E. et al. Insight into the Phytoremediation Capability of Brassica juncea (v. Malopolska): Metal Accumulation and Antioxidant Enzyme Activity. International Journal Molecular Sciences. 2019;20(18):4355. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20184355

21. Liao Y., Li Z., Yang Z., Wang J., Li B., Zu Y. Response of Cd, Zn Translocation and Distribution to Organic Acids Heterogeneity in Brassica juncea L. Plants. 2023;12(3):479. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12030479

22. Glińska S., Gapińska M., Michlewska S., Skiba E., Kubicki J. Analysis of Triticum aestivum seedling response to the excess of zinc. Protoplasma. 2016;253:367–377. DOI: https://doi.org/10.1007/s00709-015-0816-3