Ученые БФУ имени Иммануила Канта показали, что распыление селена стимулирует рост шалфея лекарственного — растения, используемого в медицине при лечении воспалений и болезней желудочно-кишечного тракта. При этом у обработанных селеном растений улучшаются антиоксидантные свойства, на 67% повышается скорость фотосинтеза, а также увеличивается содержание сахаров, аминокислот и белков. Полученные данные позволят повысить урожайность и фармацевтическую ценность шалфея. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientia Horticulturae.
В связи с высоким спросом на сельскохозяйственные культуры и постоянными изменениями окружающей среды ученые ищут способы повысить урожайность и питательную ценность растений. В частности, для этой цели предлагают использовать биостимуляторы — вещества, меняющие биохимические и физиологические процессы в клетках. Примером неорганических биостимуляторов служит селен — элемент, который, согласно исследованиям, улучшает усвоение растениями питательных веществ, повышает качество урожая и устойчивость растений к засолению почвы и воздействию токсичных тяжелых металлов. Так, неорганические формы селена уже широко используются в сельском хозяйстве, однако данных о том, как влияют на растения его органические формы, в том числе селенсодержащие аминокислоты, недостаточно. Такие соединения потенциально по-другому усваиваются растениями и иначе влияют на их метаболизм.
Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград), Федерального научного центра овощеводства (Москва), Ясского университета наук о жизни (Румыния) и Неаполитанского университета имени Федерико II (Италия) исследовали, как органические и неорганические формы селена влияют на физиологию шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.) — растения, широко используемого в кулинарии и медицине при создании противовоспалительных препаратов.
Авторы в течение шести недель распыляли на растения селенсодержащие водные растворы. В двух из них были растворены неорганические формы селена (селенат и селенит), а в других двух — органические (аминокислоты селен-метионин и селен-цистин). Через полтора месяца после первой обработки селеном авторы измерили высоту и количество листьев у ростков, а также провели биохимические анализы.
Исследователи показали, что органические формы селена увеличивали массу растений на 65% по сравнению с группой контроля (необработанными растениями), а количество листьев — на 25%. Неорганические формы повысили эти параметры на 20,5% и 9% соответственно. При этом при использовании как неорганических, так и органических форм селена содержание этого элемента в растении превысило контрольное значение минимум в 30 раз. Таким образом, шалфей, обработанный селенсодержащими веществами, потенциально может использоваться в качестве биологических добавок для восполнения дефицита селена у людей.
Авторы предположили, что селен влияет на рост шалфея за счет того, что повышает интенсивность фотосинтеза в листьях. Действительно, оказалось, что содержание пигментов, необходимых для фотосинтеза, у растений после обработки органическим селеном повысилось на 45%, а неорганическим — на 30%. Кроме того, после распыления селена скорость фотосинтеза увеличилась на 67%, а скорость испарения воды листьями — на 49%.
Также после распыления селенсодержащих соединений в шалфее на 20–40% повысилось количество глюкозы, сахарозы и общего числа сахаров. При этом органические формы селена также увеличили содержание аминокислот и белков в листьях растения, в случае неорганических форм такого эффекта не наблюдалось.
Кроме того, ученые показали, что обработка селеном повысила антиоксидантную активность листьев шалфея. Растение стало устойчивее к активным формам кислорода — молекулам, разрушающим мембраны, ДНК и РНК клеток.
«Наше исследование показывает, что добавление селена способно улучшить лекарственные и питательные свойства шалфея. При этом органические и неорганические формы селена по-разному влияли на рост и физиологию растений. Полученные результаты позволят подобрать оптимальную форму селена, повышающую урожайность и улучшающую качества шалфея», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Любовь Скрыпник, кандидат биологических наук, научный сотрудник Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта.